- 相互作用
- 共34453题
如图所示,拉A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A的重力为100N,B的重力为40N,绳和滑轮的摩擦及质量均不计,试求A对水平地面的压力为多少?
正确答案
解:对A、B分别进行受力分析如图,
则对B:T=GB…①
对A:N+Tcos60°=GA…②
解得:N=80N;
答:A对地面的压力为80N.
解析
解:对A、B分别进行受力分析如图,
则对B:T=GB…①
对A:N+Tcos60°=GA…②
解得:N=80N;
答:A对地面的压力为80N.
如图所示,放在水平面上质量为m的物体受一个斜上的拉力F,这个力与水平方向成θ角,在此力作用下,物体水平向右匀速滑动,求:物体与水平面间的动摩擦因数μ.
正确答案
解:物体的受力分析图如上图所示.
水平方向上:f=Fcosθ
竖直方向上:N+Fsinθ=mg
则动摩擦因数为:
μ=
答:物体与水平面间的动摩擦因数μ为.
解析
解:物体的受力分析图如上图所示.
水平方向上:f=Fcosθ
竖直方向上:N+Fsinθ=mg
则动摩擦因数为:
μ=
答:物体与水平面间的动摩擦因数μ为.
质量为10kg的物体静止于水平桌面上,它与桌面的动摩擦因数为0.4,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10N/kg.
(1)若用劲度系数为600N/m的轻质弹簧水平拉物体,当弹簧伸长0.05m时,物体与桌面间摩擦力为多大?
(2)拉力变为60N时,物体与桌面间摩擦力为多少?
正确答案
解:(1)物体所受最大静摩擦力为:Fmax=μFN=μmg=0.4×100N=40N,
水平拉力为:F=kx=600×0.05=30N<Fmax,则物体拉不动,受到静摩擦力作用,大小等于拉力,即为30N.
(2)当对物体施加60N的拉力,拉力大于最大静摩擦力,则物体滑动,所以物体与桌面间摩擦力为:
F=μFN=μmg=0.4×100N=40N;
答:(1)若用劲度系数为600N/m的轻质弹簧水平拉物体,当弹簧伸长0.05m时,物体与桌面间摩擦力为30N
(2)拉力变为60N时,物体与桌面间摩擦力为40N
解析
解:(1)物体所受最大静摩擦力为:Fmax=μFN=μmg=0.4×100N=40N,
水平拉力为:F=kx=600×0.05=30N<Fmax,则物体拉不动,受到静摩擦力作用,大小等于拉力,即为30N.
(2)当对物体施加60N的拉力,拉力大于最大静摩擦力,则物体滑动,所以物体与桌面间摩擦力为:
F=μFN=μmg=0.4×100N=40N;
答:(1)若用劲度系数为600N/m的轻质弹簧水平拉物体,当弹簧伸长0.05m时,物体与桌面间摩擦力为30N
(2)拉力变为60N时,物体与桌面间摩擦力为40N
质量为2kg的物体,静止在水平地面上,如图所示,物体与水平地面间的动摩擦因数μ=0.1,物体受到水平向右的拉力F.
(1)当拉力F=0.5N时,物体静止不动,物体受到的摩擦力为多大?
(2)当拉力F=1.8N时,物体静止不动,物体受到的摩擦力为多大?
(3)当F=2.52N时,物体恰好开始运动,物体受到的摩擦力为多大?
正确答案
解:(1)物体静止不动时,物体受到静摩擦力,其大小等于拉力大小,故f=F=0.5N;
(2)拉力为1.8N时,物体静止不动,摩擦力等于拉力;故f=F=1.8N;
(3)当F为2.52N时,物体恰好运动,则此时物体恰好受到最大静摩擦力的作用;故摩擦力为2.52N;
答:(1)当拉力F=0.5N时,物体静止不动,物体受到的摩擦力为0.5N;
(2)当拉力F=1.8N时,物体静止不动,物体受到的摩擦力为1.8N
(3)当F=2.52N时,物体恰好开始运动,物体受到的摩擦力为2.52N
解析
解:(1)物体静止不动时,物体受到静摩擦力,其大小等于拉力大小,故f=F=0.5N;
(2)拉力为1.8N时,物体静止不动,摩擦力等于拉力;故f=F=1.8N;
(3)当F为2.52N时,物体恰好运动,则此时物体恰好受到最大静摩擦力的作用;故摩擦力为2.52N;
答:(1)当拉力F=0.5N时,物体静止不动,物体受到的摩擦力为0.5N;
(2)当拉力F=1.8N时,物体静止不动,物体受到的摩擦力为1.8N
(3)当F=2.52N时,物体恰好开始运动,物体受到的摩擦力为2.52N
一同学房内有一书桌和一书柜,它们与水平地面之间的动摩擦因数相同,已知书柜重1500N,小明用一根轻弹簧沿水平方向匀速拉动书柜,轻弹簧被拉长了5cm,弹簧的劲度系数为4000N/m,如图所示.能拉动吗?为什么?
正确答案
解:弹力为:F=kx=4000×0.05=200N
因为匀速拉动书桌,书桌所受合外力为零,书桌受到的滑动摩擦力:
f1=F=200N
支持力:N1=G1=500N
根据f=μN可得:
动摩擦因数:μ==0.4
不能拉动
因为要拉动书柜所需的水平拉力至少为:
F2=f2=μN2=0.4×1500N=600N>200N
答:不能拉动,因为拉力小于最大静摩擦力.
解析
解:弹力为:F=kx=4000×0.05=200N
因为匀速拉动书桌,书桌所受合外力为零,书桌受到的滑动摩擦力:
f1=F=200N
支持力:N1=G1=500N
根据f=μN可得:
动摩擦因数:μ==0.4
不能拉动
因为要拉动书柜所需的水平拉力至少为:
F2=f2=μN2=0.4×1500N=600N>200N
答:不能拉动,因为拉力小于最大静摩擦力.
质量为m的小物体沿半径为R的圆形轨道滑下,它到达轨道最低点时的速率为V,已知物体与轨道的动摩擦因数为μ,求此时轨道受到的摩擦力的大小.
正确答案
解:从物块在圆弧底受力可得
f=μN
得
轨道受到的摩擦力与物体受到的摩擦力大小相等,方向向右.
答:此时轨道受到的摩擦力的大小 .
解析
解:从物块在圆弧底受力可得
f=μN
得
轨道受到的摩擦力与物体受到的摩擦力大小相等,方向向右.
答:此时轨道受到的摩擦力的大小 .
一物体沿斜面向上以12m/s的初速度开始滑动,它沿斜面向上以及沿斜面向下滑动的v-t图象如图所示,求斜面的倾角以及物体与斜面间的动摩擦因数.(g取10m/s2)
正确答案
解:由题图可知上滑过程的加速度a=
则:a上= m/s2=6 m/s2,
下滑过程的加速度a下= m/s2=4 m/s2
上滑过程和下滑过程对物体受力分析如图
上滑过程
a上==gsinθ+μgcosθ
下滑过程a下=gsinθ-μgcosθ,
联立解得θ=30°,μ=
答:斜面的倾角30°,物体与斜面间的动摩擦因数 μ=.
解析
解:由题图可知上滑过程的加速度a=
则:a上= m/s2=6 m/s2,
下滑过程的加速度a下= m/s2=4 m/s2
上滑过程和下滑过程对物体受力分析如图
上滑过程
a上==gsinθ+μgcosθ
下滑过程a下=gsinθ-μgcosθ,
联立解得θ=30°,μ=
答:斜面的倾角30°,物体与斜面间的动摩擦因数 μ=.
一质量为m=10kg的物体在水平面上由于惯性而向左运动,若g=10m/s2,动摩擦因数为μ=0.4,则
(1)物体所受重力大小及方向?
(2)物体所受滑动摩擦力为多大?
(3)物体最终停下来后所受摩擦力又为多大?
正确答案
解:(1)重力G=mg=40N
方向:竖直向下
(2)滑动摩擦力f=μFN=0.4×40=16N
(3)物体静止在水平面上没有运动趋势,所以摩擦力为0
答:(1)物体所受重力大小40N及方向:竖直向下(2)物体所受滑动摩擦力为16N(3)物体最终停下来后所受摩擦力0
解析
解:(1)重力G=mg=40N
方向:竖直向下
(2)滑动摩擦力f=μFN=0.4×40=16N
(3)物体静止在水平面上没有运动趋势,所以摩擦力为0
答:(1)物体所受重力大小40N及方向:竖直向下(2)物体所受滑动摩擦力为16N(3)物体最终停下来后所受摩擦力0
如图所示,物体A、B的质量分别为mA=10kg,mB=20kg,A与B、B与水平桌面间的动摩擦因数都等于0.3,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力.当用水平力F=80N向右拉轻滑轮时,B对A的摩擦力和桌面对B的摩擦力为多大?(g=10m/s2)
正确答案
解:由最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则AB之间的最大静摩擦力f=μN=0.3×100=30N,
而B与地面的最大静摩擦力f′=μ(mA+mB)g=0.3×300=90N;
由于水平力F=80N,当研究A时,绳子的拉力为40N,则A受到滑动摩擦力,大小即为30N;
当研究B时,水平方向拉力大小为40N,而A对B的滑动摩擦力为30N,则B仍处于静止,则地面对B的摩擦力大小为70N;
答:B对A的摩擦力和水平桌面对B的摩擦力各为30N与70N.
解析
解:由最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则AB之间的最大静摩擦力f=μN=0.3×100=30N,
而B与地面的最大静摩擦力f′=μ(mA+mB)g=0.3×300=90N;
由于水平力F=80N,当研究A时,绳子的拉力为40N,则A受到滑动摩擦力,大小即为30N;
当研究B时,水平方向拉力大小为40N,而A对B的滑动摩擦力为30N,则B仍处于静止,则地面对B的摩擦力大小为70N;
答:B对A的摩擦力和水平桌面对B的摩擦力各为30N与70N.
倔强系数为k的水平轻质弹簧,左端固定,右端系一质量为m的物体.物体可在有摩擦的水平桌面上滑动(如图).弹簧为原长时物体位于O点,现在把物体沿弹簧长度方向向右拉到距离O点为A0的P点按住,放手后弹簧把物体拉住.设物体在第二次经过O点前,在O点左方停住.计算中可以认为滑动摩擦系数与静摩擦系数相等.
(1)讨论物体与桌面间的摩擦系数μ的大小应在什么范围内.
(2)求出物体停住点离O点的距离的最大值.并回答:这是不是物体在运动过程中所能达到的左方最远值?为什么?
正确答案
解:(1)对物体运动做如下分析:
①物体向左运动并正好停在O点的条件是:得:
②若μ<,则物体滑过O点,设它到O点左方B处(设OB=L1)时速度为0,则有:
(2)若物体能停住,则kL1≤μmg,故得μ≥
③如果②能满足,但μ<,则物体不会停在B处而要向右运动.μ值越小,则往右滑动的距离越远.设物体正好停在O处,则有:
得μ=.题目要求停在O点的左方,则相应地要求μ>
综合以上分析得,物体停在O点左方而不是第二次经过O点时,μ的取值范围为:
(2)当μ在≤μ≤
范围内时,物体向左滑动直到停止而不返回,由(2)式可求出最远停住点(设为B1点)到O点的距离为L,则:
L=
当μ<时,物体在B1点(OB1=
)的速度大于0,因此物体将继续向左运动,但它不可能停在B1点的左方.因为与B1点相对应的μ=
,L1=
,如果停留在B1点的左方,则物体在B1点的弹力大于
,而摩擦力
,小于最大静摩擦力,所以物体不可能停住而一定返回,最后停留在O与B1之间.所以无论μ取何值,物体停住与O点的最大距离为
,但这不是物体在运动过程中所能达到的左方的最远值.
答:(1)物体与桌面间的摩擦系数μ的大小应在;
(2)求出物体停住点离O点的距离的最大值为这不是物体在运动过程中所能达到的左方最远值.原因见分析.
解析
解:(1)对物体运动做如下分析:
①物体向左运动并正好停在O点的条件是:得:
②若μ<,则物体滑过O点,设它到O点左方B处(设OB=L1)时速度为0,则有:
(2)若物体能停住,则kL1≤μmg,故得μ≥
③如果②能满足,但μ<,则物体不会停在B处而要向右运动.μ值越小,则往右滑动的距离越远.设物体正好停在O处,则有:
得μ=.题目要求停在O点的左方,则相应地要求μ>
综合以上分析得,物体停在O点左方而不是第二次经过O点时,μ的取值范围为:
(2)当μ在≤μ≤
范围内时,物体向左滑动直到停止而不返回,由(2)式可求出最远停住点(设为B1点)到O点的距离为L,则:
L=
当μ<时,物体在B1点(OB1=
)的速度大于0,因此物体将继续向左运动,但它不可能停在B1点的左方.因为与B1点相对应的μ=
,L1=
,如果停留在B1点的左方,则物体在B1点的弹力大于
,而摩擦力
,小于最大静摩擦力,所以物体不可能停住而一定返回,最后停留在O与B1之间.所以无论μ取何值,物体停住与O点的最大距离为
,但这不是物体在运动过程中所能达到的左方的最远值.
答:(1)物体与桌面间的摩擦系数μ的大小应在;
(2)求出物体停住点离O点的距离的最大值为这不是物体在运动过程中所能达到的左方最远值.原因见分析.
质量为m的物体沿摩擦因数为μ的固定斜面加速下滑,已知斜面与水平面间的夹角为θ,求物体对斜面的摩擦力.
正确答案
解:物体受重力、支持力和摩擦力,设斜面对物体的摩擦力为f,支持力为N,根据共点力平衡条件,有:
f=mgsinθ
N=mgcosθ
其中:
f=μN
联立解得:
f=mgsinθ
或者
f=μmgcosθ
根据牛顿第三定律,物体对斜面的摩擦力为mgsinθ或者μmgcosθ;
答:物体对斜面的摩擦力为mgsinθ或者μmgcosθ.
解析
解:物体受重力、支持力和摩擦力,设斜面对物体的摩擦力为f,支持力为N,根据共点力平衡条件,有:
f=mgsinθ
N=mgcosθ
其中:
f=μN
联立解得:
f=mgsinθ
或者
f=μmgcosθ
根据牛顿第三定律,物体对斜面的摩擦力为mgsinθ或者μmgcosθ;
答:物体对斜面的摩擦力为mgsinθ或者μmgcosθ.
东北某林场,在冬季伐木工作中,常用马拉着雪橇在冰道上滑行将木料运送出去.一个有钢制滑板的雪橇,上面装有木料,总重量为1.96×104N.求马要在水平方向用多大的力才能使雪橇在水平的冰道上匀速滑行?(钢与冰之间的动摩擦因数μ为0.02)
正确答案
解:雪撬匀速前进,拉力F与阻力f大小相等.F1=f
竖直方向地面对雪撬的弹力大小等于雪撬的总重量 FN=G
由滑动摩擦定律,有:f=μFN
联立解得:f=μG
代入数值后得:F=f=0.02×1.96×104N=3.92×102N.
答:马要在水平方向用3.92×102N的力,才能拉着雪橇匀速前进.
解析
解:雪撬匀速前进,拉力F与阻力f大小相等.F1=f
竖直方向地面对雪撬的弹力大小等于雪撬的总重量 FN=G
由滑动摩擦定律,有:f=μFN
联立解得:f=μG
代入数值后得:F=f=0.02×1.96×104N=3.92×102N.
答:马要在水平方向用3.92×102N的力,才能拉着雪橇匀速前进.
如图所示,贴着竖直侧面的物体A的质量mA=0.2kg,放在水平面上的物体B的质量mB=1.0kg,绳和滑轮间的摩擦均不计,且绳的OB部分水平,OA部分竖直.求:
(1)若物体B恰好向右匀速运动,则物体B与桌面间的动摩擦因数是多少;
(2)如果用水平力F向左拉B,使物体A和B做匀速运动,需多大的拉力;
(3)若A和B都静止,则在原来静止的物体B上放一个质量与B物体质量相等的物体后,物体B受到的摩擦力多大.
正确答案
解:(1)因A和B恰好一起匀速运动,所以B受到的水平绳的拉力T与滑动摩擦力F1的大小相等,即T=F1,
且等于A的重力mAg值.B对桌面的压力FN等于B的重力mBg.
即有F1=μFN
FN=mBg
T=F1=mAg
联立得到 mAg=μmBg
代入解得:μ=0.2
(2)如果用水平力F向左拉B,使物体A和B做匀速运动,此时水平绳的拉力T与滑动摩擦力F1的大小均不变,
根据物体B水平方向的力平衡得
F=T+F1=2mAg=4N
(3)若在原来静止的物体B上放一个质量与B物体质量相等的物体后,物体B对桌面的压力变大,受到的最大静摩擦力将变大,但此时物体B将静止不动,物体与桌面间的摩擦力为静摩擦力.
根据物体B和物体A的平衡可知,物体B受到的摩擦力为
F1‘=T=mAg=2N
答:(1)物体B与桌面间的动摩擦因数为0.2;
(2)如果用水平力F向左拉B,使物体A和B做匀速运动,需4N的拉力;
(3)若在原来静止的物体B上放一个质量与B物体质量相等的物体后,物体B受到的摩擦力为2N.
解析
解:(1)因A和B恰好一起匀速运动,所以B受到的水平绳的拉力T与滑动摩擦力F1的大小相等,即T=F1,
且等于A的重力mAg值.B对桌面的压力FN等于B的重力mBg.
即有F1=μFN
FN=mBg
T=F1=mAg
联立得到 mAg=μmBg
代入解得:μ=0.2
(2)如果用水平力F向左拉B,使物体A和B做匀速运动,此时水平绳的拉力T与滑动摩擦力F1的大小均不变,
根据物体B水平方向的力平衡得
F=T+F1=2mAg=4N
(3)若在原来静止的物体B上放一个质量与B物体质量相等的物体后,物体B对桌面的压力变大,受到的最大静摩擦力将变大,但此时物体B将静止不动,物体与桌面间的摩擦力为静摩擦力.
根据物体B和物体A的平衡可知,物体B受到的摩擦力为
F1‘=T=mAg=2N
答:(1)物体B与桌面间的动摩擦因数为0.2;
(2)如果用水平力F向左拉B,使物体A和B做匀速运动,需4N的拉力;
(3)若在原来静止的物体B上放一个质量与B物体质量相等的物体后,物体B受到的摩擦力为2N.
在倾角为a的固定斜面上,叠放着质量分别为mA和mB的物体A,B,如图所示.A,B之间摩擦系数为μ1,A与斜面间摩擦系数为μ2.若A,B之间没有相对滑动,而共同沿斜面下滑.则A,B之间摩擦力的值应是多少?
正确答案
解:以整体为研究对象,整体沿斜面下滑的加速度为:
a==gsinθ-μ2gcosθ
再以A为研究对象,A受重力、B的支持力和B对A的摩擦力共同作用:mgsinθ+fBA=ma
所以可得A所受摩擦力为:fBA=ma-mgsinθ=-μ2mgcosθ,负号表示摩擦力方向沿斜面向上;
答:A、B之间摩擦力的值应是μ2mgcosθ.
解析
解:以整体为研究对象,整体沿斜面下滑的加速度为:
a==gsinθ-μ2gcosθ
再以A为研究对象,A受重力、B的支持力和B对A的摩擦力共同作用:mgsinθ+fBA=ma
所以可得A所受摩擦力为:fBA=ma-mgsinθ=-μ2mgcosθ,负号表示摩擦力方向沿斜面向上;
答:A、B之间摩擦力的值应是μ2mgcosθ.
如图所示,一木块放在水平面上,在水平方向上施加外力F1=10N,F2=2N,木块处于静止状态.若撤去外力F1,则木块受到的摩擦力大小为______,方向______.
正确答案
木块在水平方向共受到三个力F1、F2和摩擦力作用,木块处于静止状态,合外力为零,得知此时摩擦力为:f=F1-F2=10N-2N=8N,最大静摩擦力应大于等于8N,
当撤去F1,作用在物体上的力F2=2N,小于最大静摩擦力,木块仍处于静止状态,
则此时受的静摩擦力为f′=F2=2N,方向与F2的方向相反,即水平向右.
故答案为:2N;水平向右.
解析
木块在水平方向共受到三个力F1、F2和摩擦力作用,木块处于静止状态,合外力为零,得知此时摩擦力为:f=F1-F2=10N-2N=8N,最大静摩擦力应大于等于8N,
当撤去F1,作用在物体上的力F2=2N,小于最大静摩擦力,木块仍处于静止状态,
则此时受的静摩擦力为f′=F2=2N,方向与F2的方向相反,即水平向右.
故答案为:2N;水平向右.
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