靜力學中的臨界問題和極值問題

2023-02-08 05:09:02 字數 3996 閱讀 9627

姓名座號________

一、選擇題(1-5單選,6-8多選)

1.三段不可伸長的細繩oa、ob、oc能承受的最大拉力相同,它們共同懸掛一重物,如圖所示,其中ob是水平的,a端、b端固定.若逐漸增加c端所掛物體的質量,則最先斷的繩 ( )

a.必定是oab.必定是ob

c.必定是ocd.可能是ob,也可能是oc

2.如圖所示,不可伸長的輕繩的兩端分別繫於豎立在地面上的兩桿的a、b點,繩上掛乙個光滑的輕質掛鉤,其下連乙個重物.當b點沿杆向上滑動時,關於繩中張力的下列說法中,正確的是( )

a.變大b.變小

c.不變d.無法判斷

3.在粗糙水平面上有乙個三角形木塊a,在它的兩個粗糙斜面上分別放有質量為m1和m2的兩個木塊b和c,如圖所示,已知m1>m2,三木塊均處於靜止,則粗糙水平面對於三角形木塊 ( )

a.有摩擦力作用,摩擦力的方向水平向右

b.有摩擦力作用,摩擦力的方向水平向左

c.有摩擦力作用,但摩擦力的方向不能確定

d.沒有摩擦力的作用

4.如圖所示,在一粗糙水平面上有兩個質量分別為m1和m2的木塊1和2,中間用一條原長為l、勁度係數為k的輕彈簧連線起來,木塊與地面間的動摩擦因數為μ.現用一水平力向右拉木塊2,當兩木塊一起勻速運動時兩木塊之間的距離是( )

't': 'latex', 'orirawdata': '\\frac', 'altimg':

'', 'w': '17', 'h': '43'}]m1g 't':

'latex', 'orirawdata': '\\frac', 'altimg': '', 'w':

'17', 'h': '43'}] (m1+m2)g 't': 'latex', 'orirawdata':

'\\frac', 'altimg': '', 'w': '17', 'h':

'43'}]m2g 't': 'latex', 'orirawdata': '\\frac', 'altimg':

'', 'w': '17', 'h': '43'}][m_}+m_}', 'altimg':

'', 'w': '69', 'h': '49'}]g

5. 如圖所示,硬桿bc一端固定在牆上的b點,另一端裝有滑輪c,重物d用繩拴住通過滑輪固定於牆上的a點.若杆、滑輪及繩的質量和摩擦均不計,將繩的固定端從a點稍向下移,則在移動過程中( )

a.繩的拉力、滑輪對繩的作用力都增大

b.繩的拉力減小,滑輪對繩的作用力增大

c.繩的拉力不變,滑輪對繩的作用力增大

d.繩的拉力、滑輪對繩的作用力都不變

6.如圖所示,細繩oa、ob共同吊起質量為m的物體.oa與ob互相垂直.ob與豎直牆成60°角,oa、ob對o點的拉力分別為t1、t2.則

的合力大小為mg,方向豎直向上

的合力大於物體所受的重力

't': 'latex', 'orirawdata': '\\frac}', 'altimg':

'', 'w': '29', 'h': '52'}]mg 't':

'latex', 'orirawdata': '\\frac}', 'altimg': '', 'w':

'29', 'h': '52'}]mg

7.如圖,把重為20 n的物體放在傾角θ=30°的粗糙斜面上,並靜止,物體右端與固定在斜面上的輕彈簧相連線,若物體與斜面間的最大靜摩擦力為12 n,則彈簧對物體的彈力(彈簧與斜面平行)( )

a.可以為22 n,方向沿斜面向上 b.可以為2 n,方向沿斜面向上

c.可以為2 n,方向沿斜面向下 d.彈力可能為零

8. 如圖所示,小球放在豎直光滑的牆與裝有鉸鏈的光滑薄木板ao之間,當牆與薄板之間的夾角α緩慢地增大到90°的過程中( )

a.小球對木板的正壓力逐漸增大

b.小球對牆的正壓力逐漸減小

c.小球對牆的正壓力逐漸減小

d.木板對小球的彈力不可能小於小球的重力

二、填空題

9.兩根相等的輕繩,下端懸掛一質量為m的物體,上端分別固定在水平天花板上的m點與n點,m、n兩點間的距離為s,如圖所示.已知兩繩所經受的最大拉力均為t,則每根繩的長度不得短於

10.如圖所示,重為g的物體放在水平面上,物體與水平面間的動摩擦因數為μ=1/[', 'altimg': '', 'w':

'27', 'h': '29'}],物體做勻速直線運動,牽引力f的最小值是________,方向角

三、計算題

11.如圖,c點為光滑轉軸,繩ab能承受的最大拉力為1000 n,杆ac能承受的最大壓力為2000 n.問a點最多能掛多重的物體?(繩、杆的自重不計)

12.如圖所示,物體的質量為2 kg,兩根輕繩ab和ac的一端連線於豎直牆上,另一端繫於物體上,在物體上另施加乙個方向與水平線成θ=60°的拉力f,若要使繩都能伸直,求拉力f的大小範圍.

參***

一、 (1)以掛鉤和重物為研究物件,它受重力mg和兩個等大的拉力t作用,設左、右側繩長分別為l1、l2,繩與豎直方向的夾角為θ,繩長為l,兩桿相距為s,則由平衡條件及幾何關係得2tcosθ=mg,l1sinθ+l2sinθ=s,l1+l2=l,由上述三式可知當b點上移時,θ不會變化,因而繩中張力t不變.

將繩的固定端從a點稍向下移的過程中,物體仍保持平衡,繩子對物體的拉力與重力平衡,則拉力不變.又因為兩根繩子間的夾角逐漸變小,所以繩對滑輪的作用力增大,據牛頓第三定律知,滑輪對繩的作用力增大.

二、't': 'latex', 'orirawdata': '\\sqrtm^g^}', 'altimg': '', 'w': '109', 'h': '34'}]

't': 'latex', 'orirawdata': '\\fraccosaltimg':

'', 'w': '160', 'h': '56'}]當θ=φ時,cos(θ-φ)取極大值1,f此時有最小值:

fmin=[}}', 'altimg': '', 'w': '66', 'h':

'56'}]θ=30°

11.0;[', 'altimg': '', 'w': '93', 'h': '29'}] 12.100;200

三、13.選節點a為研究物件.設ab繩的拉力為f1,杆ac對a的支撐力為f2,受力圖如圖.

由正弦定理得:

f1/sin45°=f2/sin60°=g/sin75°

當f1=1000 n時,

g=f1sin75°/sin45°=1366 n

當f2=2000 n時

g′=f2sin75°/sin60°=2230.7 n

故g不能超過1366 n.

14.小球受力如圖所示.由平衡條件及正交分解法得

tsin60°+fnsin60°=mg

tcos60°=fncos60°

所以t=[mg}', 'altimg': '', 'w': '60', 'h': '52'}]

再以小球與劈為研究物件,由力的平衡條件得

ff=tcos60°

fn地 =(m+m)g-tsin60°

kfn地≥ff.因此k≥[m}', 'altimg': '', 'w':

'77', 'h': '52'}], 可見最小值為k=[m}', 'altimg': '', 'w':

'77', 'h': '52'}]

15.對物體受力分析,由平衡條件有:mg=tbsinθ+fsinθ fcosθ=tbcosθ+tc故f=tb+[}', 'altimg':

'', 'w': '50', 'h': '46'}],f=[', 'altimg':

'', 'w': '47', 'h': '43'}]-tb 因此2f=[', 'altimg':

'', 'w': '47', 'h': '43'}]-[}', 'altimg':

'', 'w': '50', 'h': '46'}].

由上可知當tc=0時,fmax=[}', 'altimg': '', 'w': '53', 'h':

'52'}]n 當tb=0時,fmin=[}', 'altimg': '', 'w': '52', 'h':

'52'}]n.

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