- 用牛顿运动定律解决问题(二)
- 共11872题
如图所示,重100N的物体,用轻质细绳a和b悬挂,绳a水平、绳b与水平方向成60°,求绳a、b对重物的拉力Ta、Tb大小.
正确答案
解:结点O受到三个拉力作用:重物的拉力、绳a和b的拉力.作出受力示意图如图:
由平衡条件,有:
Tbcos60°-Ta=0 …①
Tbsin60°-G=0 …②
由①②式,解得:
Ta=N,Tb=
N
答:绳a、b对重物的拉力Ta、Tb大小分别为N,
N.
解析
解:结点O受到三个拉力作用:重物的拉力、绳a和b的拉力.作出受力示意图如图:
由平衡条件,有:
Tbcos60°-Ta=0 …①
Tbsin60°-G=0 …②
由①②式,解得:
Ta=N,Tb=
N
答:绳a、b对重物的拉力Ta、Tb大小分别为N,
N.
物体在力F的作用下在水平面上匀速直线运动,画出物体的受力分析图.
正确答案
解:物体一定受重力、支持力有拉力;因物体做匀速直线运动,物体处于平衡状态;因物体受到向右上方的拉力;故物体一定受水平向左的摩擦力;受力分析如图所示:
解析
解:物体一定受重力、支持力有拉力;因物体做匀速直线运动,物体处于平衡状态;因物体受到向右上方的拉力;故物体一定受水平向左的摩擦力;受力分析如图所示:
(2015秋•济南校级期末)如图所示,物体A重GA=40N,物体B重GB=20N,A与B、B与地面间的动摩擦因数都相同,物体B用细绳系住,当水平力F=32N时,才能将A匀速拉出.
(1)画出A和B的受力示意图
(2)求A与B、B与地面间的动摩擦因数μ
(3)求物体B所受细绳的拉力T.
正确答案
解:(1)对A受力分析,如图所示:
对B受力分析,如图所示:
(2)以A物体为研究对象,其受力情况如上图所示:
物体B对其压力 FN2=GB=20N,
地面对A的支持力 FN1=GA+GB=40N+20N=60N,
因此A受B的滑动摩擦力 Ff2=μFN2=20μ,
A受地面的摩擦力:Ff1=μFN1=60μ,
又由题意得:F=Ff1+Ff2=60μ+20μ=80μ,F=32(N),
代入即可得到:μ=0.4.
(3)对物体B,根据平衡条件,有:
T=μGB=0.4×20=8N
答:(1)画出A和B的受力示意图,如图所示;
(2)求A与B、B与地面间的动摩擦因数为0.4;
(3)求物体B所受细绳的拉力为8N.
解析
解:(1)对A受力分析,如图所示:
对B受力分析,如图所示:
(2)以A物体为研究对象,其受力情况如上图所示:
物体B对其压力 FN2=GB=20N,
地面对A的支持力 FN1=GA+GB=40N+20N=60N,
因此A受B的滑动摩擦力 Ff2=μFN2=20μ,
A受地面的摩擦力:Ff1=μFN1=60μ,
又由题意得:F=Ff1+Ff2=60μ+20μ=80μ,F=32(N),
代入即可得到:μ=0.4.
(3)对物体B,根据平衡条件,有:
T=μGB=0.4×20=8N
答:(1)画出A和B的受力示意图,如图所示;
(2)求A与B、B与地面间的动摩擦因数为0.4;
(3)求物体B所受细绳的拉力为8N.
用两根绳AC和BC吊起一重为100N的木块,如图所示,已知两绳AC、BC与竖直方向的夹角分别为30°和45°.求AC和BC绳的拉力的大小.
正确答案
解:对结点C受力分析,如图所示:
根据共点力平衡条件,有:
水平方向:TAsin30°=TBsin45°
竖直方向:TAcos30°+TBcos45°=mg
联立两方程得:
TA=100(-1)=73.2N
TB=51.8N
答:AC绳的拉力的大小约为73.2N,BC绳的拉力的大小约为51.8N.
解析
解:对结点C受力分析,如图所示:
根据共点力平衡条件,有:
水平方向:TAsin30°=TBsin45°
竖直方向:TAcos30°+TBcos45°=mg
联立两方程得:
TA=100(-1)=73.2N
TB=51.8N
答:AC绳的拉力的大小约为73.2N,BC绳的拉力的大小约为51.8N.
如图所示,一个底面粗糙、质量为M的劈放在粗糙的水平面上,劈的斜面光滑且与水平面成θ=30°角;现用一端固定的轻绳系一质量为m的小球,小球放在斜面上,小球静止时轻绳与竖直方向的夹角也为θ=30°,试求绳子对小球拉力FT和地面对劈的摩擦力Ff.
正确答案
解:以小球为研究对象,其受力分析如图所示,由物体的平衡条件可知:
F′=mg
由平面几何知识可得:FN与F′夹角为30°,FT与F′夹角也为30°
故画出的平行四边形为菱形,连接对角线便可找出直角三角形,故:
cos30°=
解得:
以劈和小球整体为研究对象,轴重力、拉力、支持力和向左的静摩擦力,根据物体平衡条件有:
FTsinθ-Ff=0
解得:
答:绳子对小球拉力为,地面对劈的摩擦力为
.
解析
解:以小球为研究对象,其受力分析如图所示,由物体的平衡条件可知:
F′=mg
由平面几何知识可得:FN与F′夹角为30°,FT与F′夹角也为30°
故画出的平行四边形为菱形,连接对角线便可找出直角三角形,故:
cos30°=
解得:
以劈和小球整体为研究对象,轴重力、拉力、支持力和向左的静摩擦力,根据物体平衡条件有:
FTsinθ-Ff=0
解得:
答:绳子对小球拉力为,地面对劈的摩擦力为
.
如图所示,在倾角为37°的光滑面上水平放置一根长l=0.5m、质量m=0.2kg的导体棒PQ,其两端与轻软的导线(对导体棒无拉力)相连,自Q向P通过I=5A的电流,当PQ所在空间有竖直方向的匀强磁场时,PQ恰好处于平衡.g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:
(1)匀强磁场的方向.
(2)匀强磁场的磁感应强度大小.
正确答案
解:(1)导体棒手段竖直向下的重力、垂直与斜面向上的支持力,
要使导体棒静止处于平衡状态,磁场沿竖直方向,则安培力应水平向右,
由左手定则可知,磁场方向竖直向上;
(2)由平衡条件得:mgsin37°=BILcos37°,
解得:B=0.6T;
答:(1)匀强磁场的方向:竖直向上.
(2)匀强磁场的磁感应强度大小为0.6T.
解析
解:(1)导体棒手段竖直向下的重力、垂直与斜面向上的支持力,
要使导体棒静止处于平衡状态,磁场沿竖直方向,则安培力应水平向右,
由左手定则可知,磁场方向竖直向上;
(2)由平衡条件得:mgsin37°=BILcos37°,
解得:B=0.6T;
答:(1)匀强磁场的方向:竖直向上.
(2)匀强磁场的磁感应强度大小为0.6T.
用三根轻绳将质量为m的物块悬挂在空中,如图所示,已知绳ac和bc与竖直方向的夹角分别为30°和60°,则ac与bc绳中的拉力分别为多少?(分别用力的合成和力的分解两种方法求解)
正确答案
解:(1)合成法:
对结点C受力分析,受到三根绳子拉力,将Fa和Fb合成为F,
根据三力平衡得出:F=Fc=mg
已知ac和bc与竖直方向的夹角分别为30°和60°,所以α=30°
根据三角函数关系得出:
Fa=F•cosα=mg
Fb=F•sinα=mg
(2)分解法:
以结点c为研究对象,受到三个拉力作用,作出力图.
整个装置静止,则重物对c点拉力F等于重物的重力,根据平衡条件得:
x轴:Faccos60°=Fbccos30° …①
y轴:Facsin60°+Fbcsin30°=mg…②
由①②两式联立可得ac绳和bc绳中的拉力Fac和Fbc分别为:
Fac=mg
Fbc=mg
答:ac与bc绳中的拉力分别为mg和
mg.
解析
解:(1)合成法:
对结点C受力分析,受到三根绳子拉力,将Fa和Fb合成为F,
根据三力平衡得出:F=Fc=mg
已知ac和bc与竖直方向的夹角分别为30°和60°,所以α=30°
根据三角函数关系得出:
Fa=F•cosα=mg
Fb=F•sinα=mg
(2)分解法:
以结点c为研究对象,受到三个拉力作用,作出力图.
整个装置静止,则重物对c点拉力F等于重物的重力,根据平衡条件得:
x轴:Faccos60°=Fbccos30° …①
y轴:Facsin60°+Fbcsin30°=mg…②
由①②两式联立可得ac绳和bc绳中的拉力Fac和Fbc分别为:
Fac=mg
Fbc=mg
答:ac与bc绳中的拉力分别为mg和
mg.
如图所示,人重600N,木板重400N,人与木板,木板与地面间动摩擦系数均为0.2,现在,人用一水平恒力拉绳子,使他与木块一起向右匀速运动,则绳子的拉力及人与木块间的摩擦力分别是多少?
正确答案
解:对人和木块整体受力分析,受重力(M+m)g、地面支持力N、绳子的拉力2F,向左的滑动摩擦力f,根据共点力平衡条件,有:
2F-f=0
N-(M+m)g=0
其中f=μN
解得:f=200N
F=100N
对人受力分析,受重力、木块的支持力、绳子的拉力F、向左的静摩擦力,根据共点力平衡条件,绳子的拉力与静摩擦力平衡,则人与木块间的摩擦力f′=100N.
答:绳子的拉力及人与木块间的摩擦力都为100N.
解析
解:对人和木块整体受力分析,受重力(M+m)g、地面支持力N、绳子的拉力2F,向左的滑动摩擦力f,根据共点力平衡条件,有:
2F-f=0
N-(M+m)g=0
其中f=μN
解得:f=200N
F=100N
对人受力分析,受重力、木块的支持力、绳子的拉力F、向左的静摩擦力,根据共点力平衡条件,绳子的拉力与静摩擦力平衡,则人与木块间的摩擦力f′=100N.
答:绳子的拉力及人与木块间的摩擦力都为100N.
如图所示,绳AB和BC悬挂一物体,物重100N,BC绳与天花板夹角60°.AB绳与竖直墙垂直,则重物处于静止状态时,BC绳的拉力?AB绳的拉力?(都保留一位小数)
正确答案
解:对物体受力分析如图:
根据共点力平衡条件,有:
TAB==
≈57.7N
TBC==
≈115.4N
答:BC绳的拉力约为115.4N,AB绳的拉力约为57.7N.
解析
解:对物体受力分析如图:
根据共点力平衡条件,有:
TAB==
≈57.7N
TBC==
≈115.4N
答:BC绳的拉力约为115.4N,AB绳的拉力约为57.7N.
(2015秋•合肥校级月考)质量为m=1kg的物体放在倾角θ=45°的固定斜面上,设物体与斜面间的动摩擦因数为µ=0.2,一个沿水平方向推力F1使物体匀速上滑,如图所示,求F1的大小.(g=10m/s2)
正确答案
解:物体m受力如图:
把F1、mg沿斜面和垂直斜面进行分解.
沿斜面方向受力平衡得:
f+mgsinθ=F1cosθ…①
在垂直斜面方向受力平衡得:
FN=mgcosθ+F1sinθ…②
又f=μFN…③
由①②③得:
答:F1的大小为15N.
解析
解:物体m受力如图:
把F1、mg沿斜面和垂直斜面进行分解.
沿斜面方向受力平衡得:
f+mgsinθ=F1cosθ…①
在垂直斜面方向受力平衡得:
FN=mgcosθ+F1sinθ…②
又f=μFN…③
由①②③得:
答:F1的大小为15N.
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