力學經典習題帶解析

2022-02-28 01:17:48 字數 4602 閱讀 6023

1,如圖2-1-7所示,甲、乙球通過彈簧連線後用繩懸掛於天花板,丙、丁球通過細繩連線後也用繩懸掛天花板.若都在a處剪斷細繩,在剪

斷瞬間,關於球的受力情況,下

面說法中正確的是( )

a.甲球只受重力作用

b.乙球只受重力作用

c.丙球受重力和繩的拉力作用

.丁球只受重力作用

【解析】剪斷a處繩的瞬間,因為彈簧的形變較大,所以在極短的時間內,形變不發生變化,彈力仍和剪斷前相同,甲球受重力和向上的彈力作用,其合力為零,乙球受重力和向下的彈力作用;而由於丙、丁的細繩的形變很小,形變發生變化,彈力和剪斷前不同,丙、丁只受重力作用.故選項d正確.

2.如圖2-1-19所示,滑輪本身的質量可忽略不計,滑輪軸o安裝在一根輕木桿b上,一根輕繩ac繞過滑輪,繩與滑輪間的摩擦不計,a端固定在牆上,且繩保持水平,c端下面掛乙個重物,bo與豎直方向夾角θ=45°,系統保持平衡.若保持滑輪的位置不變,改變θ的大小,則滑輪受到木桿的彈力大小變化的情況是(d)

a.只有角θ變小,彈力才變小

b.只有角θ變大,彈力才變大

c.不論角θ變大或變小,彈力都變大

.不論角θ變大或變小,彈力都不變

【解析】繩a與繩c的拉力大小與方向均不變,所以其合力不變,對滑輪而言,杆的作用力必與兩繩拉力的合力平衡,所以杆的彈力大小與方向均不變.解決這類問題關鍵是區別杆、繩對物體的作用力,繩對物體的作用力一定沿繩,但杆對物體作用力不一定沿杆.

3如圖2-2-1所示,a、b兩物體疊放在水平面上,水平力f作用在a上,使兩者一起向右作勻速直線運動,下列判斷正確的是( )

a.a、b間無摩擦力

b.a對b的靜摩擦力大小為f,方向向右

c.b對地面的動摩擦力的大小為f,方向向右

d.b受到了向右的靜摩擦力和向左的滑動摩擦力

【解析】a做勻速運動,故a的合力為零.由於它受到乙個向右的拉力,因此它一定還要受到乙個向左的水平力與力f平衡,所以b對a乙個水平向左的靜摩擦力為f平衡,由牛頓第三定律可知, a一定要對b施加乙個向右的靜摩擦力;b做勻速直線運動,它在水平方向上一定要受到乙個向左的力與a對b的靜摩擦力平衡;b是在水平面上運動,顯然地面對b有乙個向左的滑動摩擦力,那麼b對地面施加乙個向右的滑動摩擦力.因此選項bcd正確.

4如圖2-2-3所示,物體a、b的質量ma=mb=6kg,a和b、b和水平面間的動摩擦因數都等於0.3,且最大靜摩擦力等於滑動摩擦力,水平力f=30n.那麼,b對a的摩擦力和水平桌面對b的摩擦力各為多大?

【解析】假設a相對於b、b相對於桌面均不發生滑動,則繩對a、b的拉力大小均為n=15n.

a、b間的最大靜摩擦力fam=μfna=μmag=0.3×6×9.8n

=17.64n>ft ,b與桌面間的最大靜摩擦力fbm=μfnb

=μ(ma+ mb )g=0.3×(6+6)×9.8 n=35.28n>f,可見以上假設成立.

對a應用二力平衡條件,可得b對a的摩擦力fba= ft=15n.

對a、b和滑輪整體應用二力平衡條件,可得桌面對b的摩擦力f桌b=f=30n.

5.如圖,水平面上有一重為40n的物體,受到f1=12n和f2=6n的水平力作用而保持靜止。已知物體與水平地面間的動摩擦因數為=0.2,(g取10m/s2)。求:

(1)此時物體所受到的摩擦力多大?

(2)若將f1撤出後,物體受的摩擦力多大?

(3)若將f2撤出後,物體受的摩擦力多大?

【解析】(1)6n (2)6n (3)8n

試題分析:物體所受最大靜摩擦力為:fm=μg=8n

(1)由於f1-f2=6n<fm

所以物體處於靜止狀態,所受摩擦力為靜摩擦力:故有:f1=f1-f2=6n,方向水平向右.

(2)因為f2=6n<fm,物體保持靜止,故所受靜摩擦力為:f2=f2=6n,方向水平向左

(3)因為f1=12n>fm,所以物體相對水平面向左滑動,故物體受的滑動摩擦力:f3=μg=8n,方向水平向右

,6.如右圖所示,質量為的斜面體放在水平地面上,質量為的木塊放在斜面上,用乙個沿斜面向上的力拉木塊,在力的作用下,物體與斜面體一起沿水平方勻速向右移動,已知斜面傾角為,則( bc )

a.對的摩擦力一定沿斜面向下b. 地面對的摩擦力大小

c.、間的動摩擦因數可能為0d. 地面對的支援力等於

【解析】(1)物體與斜面體一起沿水平方勻速向右移動,可將ab視為乙個整體,對整體受力分析,如下圖

水平方向: 豎直方向: 可見,b對d錯;

(2)對a受力分析,使用正交分解法

當時,a由上滑的趨勢,摩擦力f沿斜面向下

當時,摩擦力f=0,、間的動摩擦因數可能為0

當時,a由下滑的趨勢,摩擦力f沿斜面向上

可見,a錯c對;

7.如圖2-2-8所示,物體a、b和c疊放在水平桌面上,水平力fb=5n、fc=10n分別作用於物體b、c上,a、b和c仍保持靜止.以f1、f2、f3分別表示a與b、b與c、c與桌面間的靜摩擦力的大小,則( )

a.f1=5n,f2=0,f3=5n

b.f1=5n,f2=5n,f3=0

c.f1=0,f2=5n,f3=5n

d.f1=0,f2=10n,f3=5n

【解析】a與b之間無相對

運動趨勢,故f1=0.根據物體b的水平方向平衡條件可判斷f2=5n;再分析c的平衡條件,則f3=5n.故選項c正確.

【答案】c

8水平傳送帶的裝置如圖2-2-6所示,o1為主動輪,o2為從動輪.當主動輪順時針勻速轉動時,物體被輕輕地放在a端皮帶上.開始時物體在皮帶上滑動,當它到達位置c後滑動停止,之後就隨皮帶一起勻速運動,直至傳送到目的地b端.在傳送的過程中,若皮帶和輪不打滑,則物體受到的摩擦力和皮帶上p、q兩處(在o1o2連線上)所受摩擦力情況正確的是( )

a.在ac段物體受水平向左的滑動摩擦力,p處受向上的滑動摩擦力

b.在ac段物體受水平向右的滑動摩擦力,p處受向上的滑動摩擦力

c.在cb段物體不受靜摩擦力,q處受向下的靜摩擦力

d.在cb段物體受水平向右的靜摩擦力,p、q兩處始終受向下的靜摩擦力

【正解】當物體被輕輕放在皮帶a端時,其初速度為零,物體相對皮帶向左運動,物體受到水平向右的滑動摩擦力,使物體相對地面向右加速;當物體與皮帶等速時,兩者無相對運動趨勢,兩者之間無摩擦力作用,物體在重力和皮帶的支援力作用下勻速運動.假設主動輪o1與皮帶間無摩擦力作用,則當o1順時針轉動時,o1與皮帶間將會打滑,此時p點將相對於o1輪向上運動,因此,p點受向下的靜摩擦力作用.同

理,當皮帶順時針轉動時,q點相對輪有向上運動趨勢,因此q點受向下的靜摩擦力作用因此選項c正確.

9.在傾角為α的斜面上,放一質量為m的光滑小球,小球被豎直的木板擋住,則球對斜面的壓力為

10. 有乙個直角支架aob,ao水平放置,表面粗糙,ob豎直向下,表面光滑,ao上套有小環p,ob上套有小環q,兩環質量均為m,兩環間有一根質量可忽略,不可伸長的細繩相連,並在某一位置平衡,如圖5所示,現將p環向左移一小段距離,兩環再次達到平衡,那麼將移動後的平衡狀態和原來的平衡狀態相比較,ao杆對p環的支援力和細繩上的拉力的變化情況是( )

a.不變,變大;

b.不變,變小;

c.變大,變大;

d.變大,變小。

先用隔離法,對環q:因ob杆光滑,故細繩拉力的豎直分量等於環的重力,當p環向左移動一小段時,細繩與豎直方向的夾角變小,故細繩的拉力變小。

再用整體法。對兩環和細繩構成的系統,豎直方向只受到oa杆的支援力和重力,故在p環向左移動一小段距離後,保持不變,故應選b。

11.如圖2-3-16所示,質量為m的物體用細繩oc懸掛在支架上的o點,輕杆ob可繞b點轉動,當物體靜止時細繩oa與輕杆ob間的夾角為θ.求此時細繩oa中張力f1的大小和輕杆ob受力f2的大小.

【解析】 由於懸掛物體質量為m,繩oc拉力大小是mg,將重力沿杆和oa方向分解,根據幾何關係,可求f1=mg/sinθ;f2=mgcotθ.

【答案】f1=mg/sinθ;f2=mgcotθ

12.如圖2-3-21所示,兩個完全相同的小球在擋板作用下靜止在傾角為θ的光滑斜面上,求(a)、(b)兩種情況下小球對斜面的壓力之比.

【解析】(a)、(b)兩種情況中,由於擋板放置方式不同,重力產生的作用效果就不同,因此重力的分解方向就不同.重力的分解如圖2-3-22所示,可知球對斜面的壓力分別為f1a=,f2b=gcosθ,所以f1a :f2b=1:cos2θ.

【答案】1:cos2θ

13.如圖2-4-26所示,a、b兩物體的質量分別是ma和mb,而且ma>mb,整個系統處於靜止,滑輪的質量和一切摩擦不計,如果繩的一端由p點緩慢向右水平移動到q點,整個系統重新平衡後,物體a的高度和兩滑輪間繩與水平方向的夾角θ如何變化?(b)

a.物體a的高度公升高,θ角變小

b.物體a的高度公升高,θ角不變

c.物體a的高度不變,θ角變大

d.物體a的高度降低,θ角變小

14.繩子一端拴著一小球,另一端繞在釘子上,小球放在一光滑的大半球上靜止,如圖2-6-1所示.由於某種原因,小球緩慢地沿球面向下移動,在此過程中,球面的支援力和繩子的拉力如何變化?

【解析】本題中小球緩慢移動能看成平衡狀態.如圖2-6-1所示,小球受到3個共點力g、fn、t作用而處於平衡狀態,由g、fn、ft三力組成的力向量三角形與三角形oab相似.設球重為g,大半球半徑為r,釘子到球面最高點之距為h,此時繩子長為l,則有所以

其中g、r、h均不變,當l增加時,fn不變,ft增大,所以本題結論為支援力不變,拉力增大.

【答案】支援力不變,拉力增大.

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