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.如图所示,能承受最大拉力为10 N的细线OA与竖直方向成45°角,能承受最大拉力为5 N的细线OB水平,细线OC能承受足够大的拉力.为使OA、OB均不被拉断,OC下端所悬挂物体的最大重力是多少?
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图4-2-27
【解析】:取O点为研究对象,受力分析如图所示.
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假设OB不会被拉断,且OA上的拉力先达到最大值,即F1=10 N,根据平衡条件有F2=F1max·cos45°=10× N≈7.07 N,由于F2大于OB能承受的最大拉力,所以在物重逐渐增大时,细线OB先被拉断.再假设OB线上的拉力刚好达到最大值(即F2max=5 N),处于将被拉断的临界状态.根据平衡条件有F1cos45°=F2max,F1sin45°=F3,再选重物为研究对象,根据平衡条件有F3=Gmax,以上三式联立解得悬挂物体的最大重力为Gmax=F2max=5 N.
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(12分)如图所示,质量为5 kg的物块在水平拉力F=15 N的作用下,从静止开始向右运动.物体与水平地面间的动摩擦因数μ=0.2.求:
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图3-17
(1)在力F的作用下,物体在前10 s内的位移;[来源:学+科+网]
(2)在t=10 s末立即撤去力F,再经6 s物体还能运动多远?(g取10 m/s2)
【解析】:(1)物体在前10 s内受四个力:重力mg、支持力N、拉力F及滑动摩擦力f,如图所示.
根据牛顿第二定律有
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N-mg=0①
F-f=ma1②
又f=μN③
联立解得
a1== m/s2=1 m/s2
由位移公式求出前10 s内的位移为
x1=a1t2=×1×102 m=50 m.
(2)物体在10 s末的速度
v1=a1t=1×10 m/s=10 m/s
10 s后物体做匀减速直线运动,其加速度大小为a2==μg=0.2×10 m/s2=2 m/s2
要考虑物体做匀减速运动最长能运动多长时间,设最长还能运动的时间为t′
t′== s=5 s.
可见,物体经5 s就停下,故6 s内的位移[来源:Zxxk.Com]
x2==25 m.
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.如图所示,能承受最大拉力为10 N的细线OA与竖直方向成45°角,能承受最大拉力为5 N的细线OB水平,细线OC能承受足够大的拉力.为使OA、OB均不被拉断,OC下端所悬挂物体的最大重力是多少?
图4-2-27
【解析】:取O点为研究对象,受力分析如图所示.
假设OB不会被拉断,且OA上的拉力先达到最大值,即F1=10 N,根据平衡条件有F2=F1max·cos45°=10× N≈7.07 N,由于F2大于OB能承受的最大拉力,所以在物重逐渐增大时,细线OB先被拉断.再假设OB线上的拉力刚好达到最大值(即F2max=5 N),处于将被拉断的临界状态.根据平衡条件有F1cos45°=F2max,F1sin45°=F3,再选重物为研究对象,根据平衡条件有F3=Gmax,以上三式联立解得悬挂物体的最大重力为Gmax=F2max=5 N.
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(12分)如图所示,质量为5 kg的物块在水平拉力F=15 N的作用下,从静止开始向右运动.物体与水平地面间的动摩擦因数μ=0.2.求:
图3-17
(1)在力F的作用下,物体在前10 s内的位移;
(2)在t=10 s末立即撤去力F,再经6 s物体还能运动多远?(g取10 m/s2)
【解析】:(1)物体在前10s内受四个力:重力mg、支持力N、拉力F及滑动摩擦力f,如图所示.
根据牛顿第二定律有
N-mg=0①
F-f=ma1②
又f=μN③
联立解得
a1== m/s2=1 m/s2
由位移公式求出前10 s内的位移为
x1=a1t2=×1×102 m=50 m.
(2)物体在10 s末的速度
v1=a1t=1×10 m/s=10 m/s
10 s后物体做匀减速直线运动,其加速度大小为a2==μg=0.2×10 m/s2=2m/s2
要考虑物体做匀减速运动最长能运动多长时间,设最长还能运动的时间为t′
t′== s=5 s.
可见,物体经5 s就停下,故6s内的位移
x2==25 m.
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甲同学分析的过程是:从图象中得到F=12N时,物体的加速度a=4m/s2,根据牛顿定律导出:m=
| F |
| a |
乙同学的分析过程是:从图象中得出直线的斜率为:k=tan45°=1,而K=
| 1 |
| m |
请判断甲、乙两个同学结论的对和错,并分析错误的原因.如果两个同学都错,分析各自的错误原因后再计算正确的结果.
(2)两颗靠得很近的天体,离其他天体非常遥远,靠相互吸引力一起以连线上某一点为圆心分别作圆周运动,从而保持两者之间的距离不变,这样的天体称为“双星’.现测得两星中心间距离为R,运动周期为T,求:双星的总质量.
解:设双星的质量分别为M1、M2.它们绕其连线上的O点以周期T作匀速圆周运动,由万有引力定律及牛顿第二定律得:G
| M1M2 |
| R2 |
| 2π |
| T |
| M1M2 |
| R2 |
| 2π |
| T |
请判断上述解法是否正确,若正确,请完成计算;若不正确,请说明理由,并用你自己的方法算出正确结果.