- 用牛顿运动定律解决问题(二)
- 共11872题
如图所示,用不可伸长的细线将重为G的球挂在光滑的竖直墙壁上静止时,求:线的拉力及墙对球的支持力的大小(线与竖直墙壁的夹角为θ).
正确答案
解:小球的受力如图所示:
根据平衡条件可得:
Tsinθ=N
Tcosθ=G
解得:
T=
N=Gtanθ;
答:线的拉力是,墙对球的支持力的大小是Gtanθ.
解析
解:小球的受力如图所示:
根据平衡条件可得:
Tsinθ=N
Tcosθ=G
解得:
T=
N=Gtanθ;
答:线的拉力是,墙对球的支持力的大小是Gtanθ.
如图所示,电荷量均为+q、质量分别为m和3m的小球A和B,中间连接质量不计的细绳,在竖直方向的匀强电场中,以速度v0匀速上升.某时刻细绳断开,求:
(1)电场强度及细绳断开后,A、B两球的加速度.
(2)当B球速度为零时,A球速度的大小.
正确答案
解:(1)由于两小球是匀速上升的,由平衡条件有:
2qE=4mg
故电场强度:
E=
绳断开后,对A球:
qE-mg=maA
解得:
aA=g 方向向上
对B球:
qE-3mg=3maB
解得:
aB=-g 方向向下
(2)两球运动时间相同,当B球的速度为零时,有t==
故vA=v0+aAt=4v0
答:(1)电场强度为;细绳断开后,A、B两球的加速度分别为g、-
g.
(2)当B球速度为零时,A球速度的大小为4v0.
解析
解:(1)由于两小球是匀速上升的,由平衡条件有:
2qE=4mg
故电场强度:
E=
绳断开后,对A球:
qE-mg=maA
解得:
aA=g 方向向上
对B球:
qE-3mg=3maB
解得:
aB=-g 方向向下
(2)两球运动时间相同,当B球的速度为零时,有t==
故vA=v0+aAt=4v0
答:(1)电场强度为;细绳断开后,A、B两球的加速度分别为g、-
g.
(2)当B球速度为零时,A球速度的大小为4v0.
如图所示,质量m=10kg的物体用一轻绳悬挂在水平轻杆BC的端点C上,C点由绳AC系住,B端用铰链固定.已知∠ACB=30°,求细绳AC和轻杆BC对C点的作用力分别为多大?(g=10m/s2)
正确答案
解:对C点受力分析,如图所示:
根据根据共点力平衡条件,有:
T==2mg=2×10×10N=200N
F=mgtan60°==
答:细绳AC和轻杆BC对C点的作用力分别为200N和.
解析
解:对C点受力分析,如图所示:
根据根据共点力平衡条件,有:
T==2mg=2×10×10N=200N
F=mgtan60°==
答:细绳AC和轻杆BC对C点的作用力分别为200N和.
如图所示,在倾角为30°的斜面上有一块竖直的挡板,挡板和斜面之间有一个重为20N的光滑圆球处于静止状态,求球对斜面和挡板的弹力大小.
正确答案
解:对球受力分析如图所示:
由于光滑圆球受共点力处于静止状态,所以光滑圆球的合力为0.将FN1在水平方向和竖直方向分解,由共点力平衡的条件得出:
球对斜面的弹力FN1==
N;
球对挡板的弹力FN2=Gtan30°=N.
答:球对斜面的弹力N,球对挡板的弹力
N.
解析
解:对球受力分析如图所示:
由于光滑圆球受共点力处于静止状态,所以光滑圆球的合力为0.将FN1在水平方向和竖直方向分解,由共点力平衡的条件得出:
球对斜面的弹力FN1==
N;
球对挡板的弹力FN2=Gtan30°=N.
答:球对斜面的弹力N,球对挡板的弹力
N.
如图所示,一个带电量为q,质量为m的小球用绝缘细线悬挂在两块竖直的彼此绝缘平行金属板A、B中,两板间距离为d,让A、B两板连接到一个电动势为ω=
,内电阻为r的直流电源上,能在AB间形成一个匀强电场.设带电小球对原电场没有影响.
求:(1)带电小球带电的性质和小球偏离竖直线的夹角θ;
(2)如果保持电源电动势不变,改变AB间距离,待稳定后发现悬挂小球的细线偏角为60°,则此时AB两板间距离为多少?
正确答案
解:(1)由题,平行金属板A、B中电场方向水平向左,小球受到的电场力水平向右,小球带负电.
如图 Eq=mgtanθ… ①
… ②
由①②得:θ=30°
(2)当θ=60°时,设此时电场强度为E′
由E′q=mgtan60°… ③
解得 …④
又 …⑤
U=E′d′…⑥
由 ④⑤⑥得:…⑦
答:(1)带电小球带负电,小球偏离竖直线的夹角θ为30°;
(2)AB两板间距离为.
解析
解:(1)由题,平行金属板A、B中电场方向水平向左,小球受到的电场力水平向右,小球带负电.
如图 Eq=mgtanθ… ①
… ②
由①②得:θ=30°
(2)当θ=60°时,设此时电场强度为E′
由E′q=mgtan60°… ③
解得 …④
又 …⑤
U=E′d′…⑥
由 ④⑤⑥得:…⑦
答:(1)带电小球带负电,小球偏离竖直线的夹角θ为30°;
(2)AB两板间距离为.
将重120N的物体放在倾角Wie37°的斜木板上,给物体以100N沿木板向上的力,物体正好能沿斜面匀速上滑,现将木板放成水平,要使物体能沿水平面匀速滑动,应对物体施加多大的水平力.
正确答案
解:物体在斜面上匀速上滑时,受到重力、拉力、支持力和摩擦力的作用,受力示意图如图,由平衡条件得:
F=mgsin37°+f
FN=mgcos37°
又f=μFN,联立解得 μ=
木板放成水平,要使物体能沿水平面匀速滑动,对物体施加的水平力为 F′=μmg=×120N=35N
答:将木板放成水平,要使物体能沿水平面匀速滑动,应对物体施加多大的水平力为35N.
解析
解:物体在斜面上匀速上滑时,受到重力、拉力、支持力和摩擦力的作用,受力示意图如图,由平衡条件得:
F=mgsin37°+f
FN=mgcos37°
又f=μFN,联立解得 μ=
木板放成水平,要使物体能沿水平面匀速滑动,对物体施加的水平力为 F′=μmg=×120N=35N
答:将木板放成水平,要使物体能沿水平面匀速滑动,应对物体施加多大的水平力为35N.
如图所示,在青海玉树抗震救灾中,一运送救灾物资的直升飞机沿水平方向匀速飞行,已知物资的总质量为m,吊运物资的悬索与竖直方向成θ角,重力加速度为g.求:
(1)物资所受水平向右的空气阻力f;
(2)悬索对物资的拉力大小T.
正确答案
解:以物资为研究对象,分析受力情况:重力mg、悬索对物资的拉力T,空气阻力f,力图如图
根据平衡条件得知:mg与Ff的合力与T大小相等,方向相反,如图.
则有 f=mgtanθ,T=
答:(1)物资所受水平向右的空气阻力f为mgtanθ;(2)悬索对物资的拉力大小T为.
解析
解:以物资为研究对象,分析受力情况:重力mg、悬索对物资的拉力T,空气阻力f,力图如图
根据平衡条件得知:mg与Ff的合力与T大小相等,方向相反,如图.
则有 f=mgtanθ,T=
答:(1)物资所受水平向右的空气阻力f为mgtanθ;(2)悬索对物资的拉力大小T为.
用两根绳子吊起一个重物,物体的重力为G=100N,如图所示(sin37°=0.6,sin53°=0.8)求:
(1)AO绳所受的拉力F1和BO绳所受的拉力F2分别为多少?
(2)如果绳AO和绳BO能承受的最大拉力都是200N,若逐渐增加物体重力,则AO和BO那根绳子先断?为什么?
正确答案
解:(1)对O点受力分析,如图所示:
根据平衡条件,AO绳的拉力为:F1=Gsin53°=100×0.8=80N
BO绳的拉力为:F2=Gcos53°=100N×0.6=60N
(2)由于,故AO绳子的拉力大,AO绳先断;
答:(1)AO绳所受的拉力为80N,BO绳所受的拉力为60N;
(2)如果绳AO和绳BO能承受的最大拉力都是200N,若逐渐增加物体重力,则AO绳子先断,因为AO绳子的拉力大.
解析
解:(1)对O点受力分析,如图所示:
根据平衡条件,AO绳的拉力为:F1=Gsin53°=100×0.8=80N
BO绳的拉力为:F2=Gcos53°=100N×0.6=60N
(2)由于,故AO绳子的拉力大,AO绳先断;
答:(1)AO绳所受的拉力为80N,BO绳所受的拉力为60N;
(2)如果绳AO和绳BO能承受的最大拉力都是200N,若逐渐增加物体重力,则AO绳子先断,因为AO绳子的拉力大.
木块A、B静止叠放在光滑水平地面上,A的质量为m,B的质量为2m,现在施加水平拉力F拉B,A、B刚好不发生相对滑动,一起沿水平面运动,若改为水平力F1拉A,使A、B也保持相对静止,一起沿水平面运动,则F1的最大值是多少.
正确答案
解:力F拉物体B时,A、B恰好不滑动,故A、B间的静摩擦力达到最大值,对物体A受力分析,受重力mg、支持力N1、向前的静摩擦力fm,根据牛顿第二定律,有
fm=ma ①
对A、B整体受力分析,受重力3mg、支持力和拉力F,根据牛顿第二定律,有
F=3ma ②
由①②解得
fm=
当F1作用在物体A上时,A、B恰好不滑动时,A、B间的静摩擦力达到最大值,对物体A,有
F1-fm=ma1 ③
对整体,有
F1=3ma1 ④
由上述各式联立解得
F1=
即F1的最大值是.
解析
解:力F拉物体B时,A、B恰好不滑动,故A、B间的静摩擦力达到最大值,对物体A受力分析,受重力mg、支持力N1、向前的静摩擦力fm,根据牛顿第二定律,有
fm=ma ①
对A、B整体受力分析,受重力3mg、支持力和拉力F,根据牛顿第二定律,有
F=3ma ②
由①②解得
fm=
当F1作用在物体A上时,A、B恰好不滑动时,A、B间的静摩擦力达到最大值,对物体A,有
F1-fm=ma1 ③
对整体,有
F1=3ma1 ④
由上述各式联立解得
F1=
即F1的最大值是.
如图所示,A、B是系在绝缘细线两端,带有等量同种电荷的小球(可视为质点),同种电荷间的排斥力沿两球心连线向相反方向,其中mA=0.3kg,现将绝缘细线通过O点的光滑定滑轮,将两球悬挂起来,两球平衡时,OA的线长等于OB的线长,A球紧靠在光滑绝缘竖直墙上,B球悬线OB偏离竖直方向60°角,g=10m/s2,求:
(1)B球的质量;
(2)细绳中的拉力大小.
正确答案
解:对A物体受力分析并分解如图:
对A球有:竖直方向:T-mAg-Fcos60°=0 ①
对B物体受力分析并分解如图:
对B球有:竖直方向:Tcos60°+Fcos60°=mBg②
Tsin60°=Fsin60°③
由①②③联立解得:mB=0.6kg
T=6N
答:(1)B球的质量为0.6kg;
(2)细绳中的拉力大小6N.
解析
解:对A物体受力分析并分解如图:
对A球有:竖直方向:T-mAg-Fcos60°=0 ①
对B物体受力分析并分解如图:
对B球有:竖直方向:Tcos60°+Fcos60°=mBg②
Tsin60°=Fsin60°③
由①②③联立解得:mB=0.6kg
T=6N
答:(1)B球的质量为0.6kg;
(2)细绳中的拉力大小6N.
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