- 用牛顿运动定律解决问题(二)
- 共11872题
(2015秋•黄山期末)如图所示,物重30N,用OC绳悬挂在O点,OC绳能承受最大拉力为20
N,再用一绳系OC绳的A点,BA绳能承受的最大拉力为30N,现用水平力拉BA,可以把OA绳拉到与竖直方向成多大角度?
正确答案
解:当OA绳与竖直方向的夹角θ逐渐增大时,OA和BA绳中的拉力都逐渐增大.当其中某一根的拉力达到它本身能承受的最大拉力时,就不能再增大角度了.
结点A的受力如图所示.
由图可知,OA绳的拉力总是大于AB绳的拉力,若OA绳的拉力先达到断裂的临界值,应用OA的承受的最大拉力作为临界条件求解.
此时:N FAC=G=30N,
N<30N,所以一定是OA绳先断.此时:
即:OA偏离竖直方向的最大角度θ=30°
答:可以把OA绳拉到与竖直方向成30°角.
解析
解:当OA绳与竖直方向的夹角θ逐渐增大时,OA和BA绳中的拉力都逐渐增大.当其中某一根的拉力达到它本身能承受的最大拉力时,就不能再增大角度了.
结点A的受力如图所示.
由图可知,OA绳的拉力总是大于AB绳的拉力,若OA绳的拉力先达到断裂的临界值,应用OA的承受的最大拉力作为临界条件求解.
此时:N FAC=G=30N,
N<30N,所以一定是OA绳先断.此时:
即:OA偏离竖直方向的最大角度θ=30°
答:可以把OA绳拉到与竖直方向成30°角.
倾角为θ的斜面上有质量为m的木块,它们之间的动摩擦因数为μ.现用水平力F推动木块,如图所示,使木块恰好沿斜面向上做匀速运动.若斜面始终保持静止,求水平推力F的大小.
正确答案
解:由平衡条件得:Fcosθ-mgsinθ-μFn=0
Fn-Fsinθ-mgcosθ=0
解得:F=
解析
解:由平衡条件得:Fcosθ-mgsinθ-μFn=0
Fn-Fsinθ-mgcosθ=0
解得:F=
如图,在倾角为37°的光滑斜面上有一块竖直挡板,在挡板和斜面之间有一个重力为20N的光滑小球.
求(1)小球对斜面的压力大小
(2)小球与竖直挡板之间的弹力大小.
正确答案
解:小球的受力如图
(1)小球对斜面的压力大小
(2)小球与竖直挡板之间的弹力大小
答:(1)小球对斜面的压力大小是15N;
(2)小球与竖直挡板之间的弹力大小是25N.
解析
解:小球的受力如图
(1)小球对斜面的压力大小
(2)小球与竖直挡板之间的弹力大小
答:(1)小球对斜面的压力大小是15N;
(2)小球与竖直挡板之间的弹力大小是25N.
如图,轻绳OA一端系在天花板上,与竖直线夹角37°,轻绳OB水平,一端系在墙上,O点处挂一重为40N的物体.(cos37°=0.8,sin37°=0.6)
(1)求AO、BO的拉力各为多大?
(2)若AO、BO、CO所能承受的最大拉力均为100N,则所吊重物重力最大不能超过多大?
正确答案
解:(1)对结点0受力分析,如图所示:
根据共点力平衡条件,有:
TBO=Gtan37°=30N
(2)O点受三个力作用而处于平衡状态,结合图中三角形知识,可知由于TOA>TOC>TOB,故:
G1=TOAcos37°=80N
答:(1)OA、OB的拉力分别为50N、30N.
(2)所吊重物重力最大不能超过80N.
解析
解:(1)对结点0受力分析,如图所示:
根据共点力平衡条件,有:
TBO=Gtan37°=30N
(2)O点受三个力作用而处于平衡状态,结合图中三角形知识,可知由于TOA>TOC>TOB,故:
G1=TOAcos37°=80N
答:(1)OA、OB的拉力分别为50N、30N.
(2)所吊重物重力最大不能超过80N.
在建筑装修中,工人用质量为5.0kg 的磨石A对地面和斜壁进行打磨,已知A与地面、A与斜壁之间的动摩擦因数μ均相同.(g 取10/m/s2)
(1)当A在水平方向的推力F1=25N 作用下打磨地面时,A恰好在水平地面上做匀速直线运动,求A与地面间的动摩擦因数μ.
(2)若用A对倾角θ=37°的斜壁进行打磨(如图所示),当对A施加竖直向上的推力F2为多大时,磨石A能沿斜壁向上做匀速运动.(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
正确答案
解:(1)A恰好在水平地面上做匀速直线运动,滑动摩擦力等于推力,即:
f=F1=25.
解得:μ==
=
=0.5
(2)先将重力及向上的推力合成后,将二者的合力向垂直于斜面方向及沿斜面方向分解可得:
在沿斜面方向有:(F2-mg)cosθ-f=0;
在垂直斜面方向上有:FN=(F2-mg)sinθ;
又 f=μFN=μ(F2-mg)sinθ;
得:(F2-mg)cosθ-μ(F2-mg)sinθ=0
由于μ=0.5,θ=37°,
解得:F2=mg=50N.
答:(1)A与地面间的动摩擦因数μ为0.5.
(2)当对A 施加竖直向上的推力F2 为50N时,磨石A能沿斜壁向上做匀速运动.
解析
解:(1)A恰好在水平地面上做匀速直线运动,滑动摩擦力等于推力,即:
f=F1=25.
解得:μ==
=
=0.5
(2)先将重力及向上的推力合成后,将二者的合力向垂直于斜面方向及沿斜面方向分解可得:
在沿斜面方向有:(F2-mg)cosθ-f=0;
在垂直斜面方向上有:FN=(F2-mg)sinθ;
又 f=μFN=μ(F2-mg)sinθ;
得:(F2-mg)cosθ-μ(F2-mg)sinθ=0
由于μ=0.5,θ=37°,
解得:F2=mg=50N.
答:(1)A与地面间的动摩擦因数μ为0.5.
(2)当对A 施加竖直向上的推力F2 为50N时,磨石A能沿斜壁向上做匀速运动.
(2015秋•运城期末)如图所示,拉B物的轻绳与竖直方向成60°角,O为一定滑轮,物体A与B间用跨过定滑轮的细绳相连且均保持静止,已知B的重力为100N,水平地面对B的支持力为80N,绳和滑轮质量及摩擦均不计,试求
(1)物体A的重力;
(2)物体B与地面间的摩擦力.
正确答案
解:对A、B分别进行受力分析如图,
则有对A:T=GA ①
对B:N+Tcos60°=GB②
f=Tsin60°③
解得:T=40N,即:GA=40N
水平方向:f=Tsin60°=40×≈34.6N
答:(1)物体A的重力为40N;
(2)物体B与地面间的摩擦力34.6N.
解析
解:对A、B分别进行受力分析如图,
则有对A:T=GA ①
对B:N+Tcos60°=GB②
f=Tsin60°③
解得:T=40N,即:GA=40N
水平方向:f=Tsin60°=40×≈34.6N
答:(1)物体A的重力为40N;
(2)物体B与地面间的摩擦力34.6N.
用两根绳子吊起一个重物,如图所示,如果每根绳所能承受的最大拉力是2.0×104N(sin37°=0.6,sin53°=0.8)求:
(1)吊起重物超重时,AO段和BO段哪根绳先断?
(2)该装置所能吊起的重物最重是多少?
(3)通过对本题的计算,你能否得出“绳子越长,拉力一定越大”的结论?
正确答案
解:(1)假设两绳均不被拉断.分析O点受力情况,作出力图,如图.由图看出,TBO<TAO,说明绳子AO的拉力先达到最大值,则知AO绳先断.
(2)由上知,当AO绳的拉力达到最大时此时所吊起的重物最重,最大重力为
G==
=2.5×104N
(3)本题中BO绳子长,拉力反而小;
答:(1)吊起重物重力逐渐增大时,AO段绳先断;
(2)该装置所能吊起的重物最重是2.5×104N;
(3)绳子越长,拉力不一定越大.
解析
解:(1)假设两绳均不被拉断.分析O点受力情况,作出力图,如图.由图看出,TBO<TAO,说明绳子AO的拉力先达到最大值,则知AO绳先断.
(2)由上知,当AO绳的拉力达到最大时此时所吊起的重物最重,最大重力为
G==
=2.5×104N
(3)本题中BO绳子长,拉力反而小;
答:(1)吊起重物重力逐渐增大时,AO段绳先断;
(2)该装置所能吊起的重物最重是2.5×104N;
(3)绳子越长,拉力不一定越大.
如图所示细绳CO与竖直方向夹30°角,A、B两物体用跨过轻质定滑轮的细绳相连,A、B均处于静止状态,已知物体B的重力为10N,细绳CO所受的拉力为4
N.试求:
(1)物体A的重力;
(2)地面对物体B的支持力和摩擦力.
正确答案
解:(1)以滑轮O为研究对象,因为绳AO、BO中的拉力相等大小均为GA,故CO平分∠AOB,所以绳OB与水平面的夹角
为30°,如图1所示,故有:
TC=2TBcos30°
又∵TB=GA
∴GA=TB=4N
(2)对B研究,分析受力如图2所示,根据平衡条件,有:
竖直方向:TBsin30°+N=GB
水平方向:f=TBcos30°
解得,N=8N,f=2N
答:
(1)物体A的重力为4N.
(2)地面对物体B的支持力为8N,摩擦力为2N.
解析
解:(1)以滑轮O为研究对象,因为绳AO、BO中的拉力相等大小均为GA,故CO平分∠AOB,所以绳OB与水平面的夹角
为30°,如图1所示,故有:
TC=2TBcos30°
又∵TB=GA
∴GA=TB=4N
(2)对B研究,分析受力如图2所示,根据平衡条件,有:
竖直方向:TBsin30°+N=GB
水平方向:f=TBcos30°
解得,N=8N,f=2N
答:
(1)物体A的重力为4N.
(2)地面对物体B的支持力为8N,摩擦力为2N.
如图所示,用两根同样的细绳把一个质量为m=20kg的重物悬挂起来,其中OA绳与水平方向成30°角,OB绳与水平方向成60°角.重力加速度g=10m/s2.求:
(1)重物受到几个力的作用?画出它的受力示意图.
(2)OA、OB绳上的弹力TOA、TOB各为多大?
(3)如缓慢增大重物的质量,OA和OB绳哪根会先断?
正确答案
解:(1)3个力,受力示意图如图:
(2)水平方向:TOAcos30°=TOBcos60°
竖直方向:TOAsin30°+TOBsin60°=mg
得:TOA=100N,TOB=100N
(3)由前面分析知TOB>TOA,所以OB绳先断;
答:(1)重物受到三个力的作用,画出它的受力示意图如图.
(2)OA、OB绳上的弹力TOA、TOB分别为100N和100N.
(3)如缓慢增大重物的质量,OB绳会先断.
解析
解:(1)3个力,受力示意图如图:
(2)水平方向:TOAcos30°=TOBcos60°
竖直方向:TOAsin30°+TOBsin60°=mg
得:TOA=100N,TOB=100N
(3)由前面分析知TOB>TOA,所以OB绳先断;
答:(1)重物受到三个力的作用,画出它的受力示意图如图.
(2)OA、OB绳上的弹力TOA、TOB分别为100N和100N.
(3)如缓慢增大重物的质量,OB绳会先断.
如图所示,倾角为30°的斜面上放一质量为10㎏的木块,木块与斜面之间的动摩擦因数为μ=
,用一平行于斜面的力F向上推木块,欲使木块静止在斜面上,求推力F的范围?(假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g=10m/s2)
正确答案
解:当F最大时,最大静摩擦力方向沿斜面向下,有:F1=mgsin30°+μmgcos30°=100×+
N=75N.
当F最小时,最大静摩擦力沿斜面向上,有:F2+μmcos30°=mgsin30°,
解得F2=mgsin30°-μmgcos30°=N=25N.
则推力F的范围为:25N≤F≤75N.
答:推力F的范围为25N≤F≤75N.
解析
解:当F最大时,最大静摩擦力方向沿斜面向下,有:F1=mgsin30°+μmgcos30°=100×+
N=75N.
当F最小时,最大静摩擦力沿斜面向上,有:F2+μmcos30°=mgsin30°,
解得F2=mgsin30°-μmgcos30°=N=25N.
则推力F的范围为:25N≤F≤75N.
答:推力F的范围为25N≤F≤75N.
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