力的合成与分解习题

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20.(多选)质量为m的木块,在与水平方向夹角为θ的推力F作用下,沿水平地面做匀速运动,如图所示,已知木块与地面间的动摩擦因数为μ,那么木块受到的滑动摩擦力应为()A.ΜmgB.μ(mg+Fsinθ)C.μ(mg-Fsinθ)D.Fcosθ【答案】BD【解析】根据力F的作用效果可分解为水平向左的分力F1=Fcosθ和向下的分力F2=Fsinθ,由于木块沿水平地面做匀速运动,则木块受到的滑动摩擦力等于F1,根据滑动摩擦力的计算公式可得Ff=μ(mg+Fsinθ),所以B、D正确.21.如下图所示,OA、OB、OC三段轻绳结于O点,OB水平且与放置在水平面上质量为m1=1.5kg的物体乙相连,OC下方悬挂物体甲.此时物体乙恰好未滑动.已知OA与竖直方向成θ=37°角,物体乙与地面间的动摩擦因数μ=0.2,可认为最大静摩擦力与滑动摩擦力相等.g=10m/s2.(sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:(1)OB绳对物体乙的拉力大小;(2)物体甲的质量m2.【答案】(1)3N(2)0.4kg【解析】(1)对乙物体进行受力分析,根据平衡条件有FOB=F由于物体乙恰好未滑动,则F=μm1g故OB绳对物体乙的拉力FOB=μm1g=0.2×1.5×10N=3N(2)对O点根据平衡条件有FOC=对甲物体根据平衡条件FOC=m2g故物体甲的质量为m2==kg=0.4kg.22.如下图所示,物体A、B都处于静止状态,其质量分别为mA=5kg,mB=10kg,OB呈水平,OP与竖直方向成45°角.(g取10m/s2)求:(1)三根细绳OP、OA、OB的拉力大小;(2)物体B与桌面间的摩擦力大小;【答案】(1)50N50N50N(2)50N【解析】(1)先以A为研究对象,可得拉力FTOA=mAg=50N再以结点为研究对象,进行受力分析,如图所示:由几何关系可知,FTOB=FTOA=50N;FTOP==FTOA=50N.(2)对物体B受力分析,根据平衡条件得B受桌面对它的摩擦力Ff=FTOB=50N.23.如下图所示,用一个轻质三角支架悬挂重物,已知AB杆的左端用铰链固定,且它所能承受的最大压力为2000N,AC绳所能承受的最大拉力为1000N,α=30°.为不使支架断裂,求悬挂的重物应满足的条件.【答案】重物的重力不大于500N【解析】悬绳受到竖直向下的拉力F=G.在这个拉力作用下,它将压紧水平杆AB并拉紧绳AC,所以应把拉力F沿AB、CA两个方向分解,设两分力为F1、F2,画出力的平行四边形如图所示.由图可知:=cos30°=因为AB、AC所能承受的最大拉力之比为==2,当悬挂重物的重力增加时,对AC绳的拉力将先达到最大值,所以为不使支架断裂,计算中应以AC绳中拉力达到最大值为依据,即取F2=F2max=1000N,于是得悬挂物的重力应满足的条件为Gmax≤F2sin30°=500N.24.若一个物体受多个力的作用,如图所示,六个共面共点力,大小分别为1N、2N、3N、4N5N、6N,相互之间的夹角均为60°,求它们合力的大小和方向.【答案】6N,方向与5N的力相同【解析】依图先将同一直线上的力合成;4N与1N的合力为3N,方向与4N的力相同;5N与2N的合力为3N,方向与5N的力相同;6N与3N的合力为3N,方向与6N的力相同,再将合成后沿4N和6N方向上的两个3N的力合成,其合力为3N,方向与5N的力方向相同,最后将此3N与合成后沿5N方向上的3N的力进行合成,合力大小为6N,方向与5N的力相同.25.有两个大小不变的共点力F1和F2,它们合力的大小F合随两力夹角的变化情况如图所示,则两力的大小分别为多少?【答案】F1=8NF2=4N或F1=4NF2=8N【解析】当两力的夹角为0°时,F合=F1+F2,得F1+F2=12N①当两力的夹角为180°时,得F1-F2=4N或F2-F1=4N②由①②两式得F1=8N、F2=4N或F1=4N、F2=8N.26.如图所示,水平地面上有一重60N的物体,在与水平方向成30°角斜向上、大小为20N的拉力F作用下匀速运动,求地面对物体的支持力和摩擦力大小.【答案】50N10N【解析】对物体进行受力分析,如图所示,物体受重力G、支持力FN、拉力F、摩擦力Ff.建立直角坐标系,对力进行正交分解得:y方向:支持力FN=G-Fy=G-Fsin30°=60N-20×N=50N;x方向:摩擦力Ff=Fx=Fcos30°=20×N=10N.27.如图所示,一质量为m的物块在固定斜面上受平行斜面向上的拉力F的作用匀速向上运动,斜面的倾角为30°,物块与斜面间的动摩擦因数μ=,则拉力F的大小为多少?【答案】mg【解析】受力分析如图所示,可沿斜面向上为x轴正方向,垂直斜面向上为y轴正方向建立直角坐标系,将重力向x轴及y轴分解,因物块处于平衡状态,由共点力的平衡条件可知:平行于斜面方向:F-mgsinα-Ff=0;垂直于斜面方向:FN-mgcosα=0;其中Ff=μFN且α=30°由以上三式解得:F=mgsinα+μmgcosα=mg(+×)=mg.28.如图所示,物体的质量m=4.4kg,用与竖直方向成θ=37°的斜向右上方的推力把该物体压在竖直墙壁上,并使它沿墙壁在竖直方向上做匀速直线运动.物体与墙壁间的动摩擦因数μ=0.5,取g=10N/kg,求推力F的大小.(sin37°=0.6,cos37°=0.8)【答案】88N或40N【解析】若物体向上做匀速直线运动,则受力如图甲所示.Fcosθ=mg+FfFsinθ=FNFf=μFN故推力F==N=88N若物体向下做匀速直线运动,受力如图乙所示.Fcosθ+Ff=mgFsinθ=FNFf=μFN故推力F==N=40N.29.如图所示,重40N的物体与竖直墙间的动摩擦因数为0.2,若在与水平线成45°角的斜向上的推力F作用下沿竖直墙匀速上滑,则F多大?【答案】71N【解析】以物体为研究对象,其受力如图所示,取沿墙面方向为y轴,垂直墙面方向为x轴,由平衡条件知:FN-Fcosθ=0,①Fsinθ-G-Ff=0,②其中Ff=μFN.③由①②③得F=≈71N.30.如图所示,一个半球形的碗放在桌面上,碗口水平,O点为其球心,碗的内表面及碗口是光滑的.一根细线跨在碗口上,细线的两端分别系有质量为m1和m2的小球,当它们处于静止状态时,质量为m1的小球与O点的连线与水平线的夹角为α=60°,则:(1)线中拉力为多少?(2)两小球的质量比为多少?【答案】(1)m2g(2)【解析】(1)由于质量为m2的物体静止,所以FT=m2g(2)根据力的合成可知:m1g=m2gcos30°,化简则=方法二:对小球受力分析,并正交分解,水平方向:FNsin30°=FTsin30°得FT=FN=m2g竖直方向:FNcos30°+FTcos30°=m1g得=五、填空题(共1小题,每小题5.0分,共5分)31.某物理兴趣学习小组在探究轻杆的弹力特点时,涉及到如下图所示的装置,装置中水平横梁的一端A插在墙壁内,另一端装有一个小滑轮B,轻绳的一端C固定于墙壁上,另一端跨过滑轮后悬挂一个质量m=20kg的重物.经过测量已知∠CBA=30°,则BC绳上的拉力为________.B处的滑轮受到绳子的作用力应该为________.(g取10m/s2)【答案】200N200N【解析】以滑轮与绳的接触点B为研究对象:因为滑轮光滑,所以BC绳上的拉力和物体的重力相等,FT=200N;两个等大的拉力夹角为120°,合力为二力的角平分线方向,大小为200N.六、简答题(共0小题,每小题10.0分,共0分)

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