题目内容
4.(1)箱子静止时右壁受到的压力大小;
(2)箱子以加速度$\frac{g}{2}$水平向左加速运动时左壁受到的压力大小;
(3)箱子以加速度2g水平向左加速运动时底部对B小球的支持力大小.
分析 (1)静止时两个小球处于平衡状态,由共点力平衡的条件结合对A的受力分析即可求出;
(2)箱子以加速度$\frac{g}{2}$水平向左加速运动时,对A进行受力分析,并建立水平方向与竖直方向的平面直角坐标系,然后将各个力分解到坐标系上,然后结合牛顿第二定律即可求出;
(3)箱子以加速度2g水平向左加速运动时,先对A进行受力分析,结合牛顿第二定律求出A、B之间的作用力,然后再对B进行受力分析即可求出底部对B小球的支持力大小.
解答 解:
(1)静止时,A小球的受力如图所示θ![]()
由几何关系可知θ=45°;${F_A}=\frac{mg}{tanθ}=mg$
以两个小球整体研究,可知箱子右壁对B小球的弹力为 FB=FA=mg
根据牛顿第三定律可知箱子右壁受到的压力FB′=FB=mg
(2)当箱子有水平向左的加速度a时,小球A受力如图所示
根据牛顿第二定律![]()
水平方向:N2cosθ-FA1=ma
竖直方向:N2sinθ=mg
可知当a增大时,FA1将减小,当FA1减小至零时,$a=\frac{g}{tanθ}=g$
即当向左的加速度a≥g时,箱子左壁不受挤压
将$a=\frac{g}{2}$代入上式可解得此时左壁对A小球的作用力为${F_{A1}}=\frac{mg}{2}$
根据牛顿第三定律,可得此时A小球对左壁的压力${F}_{A1}′={F}_{A1}=\frac{mg}{2}$
(3)由(2)问分析可知,当a=2g时将会受到箱子顶部给它向下的压力,此时A小球的受力如图所示![]()
根据牛顿第二定律
水平方向:N3cosθ=ma=2mg
竖直方向:N3sinθ=mg+F
可解得:F=mg
以两个小球整体研究可知底部对B小球的支持力N=mg+mg+F
解得:N=3mg
答:(1)箱子静止时右壁受到的压力大小是mg;
(2)箱子以加速度$\frac{g}{2}$水平向左加速运动时左壁受到的压力大小$\frac{1}{2}mg$;
(3)箱子以加速度2g水平向左加速运动时底部对B小球的支持力大小是3mg.
点评 该题同时考查共点力的平衡与牛顿第二定律的应用,关键是合理选择研究对象,并结合牛顿第二定律并采用正交分解法分析,不难.
| A. | 小球在空中运动的时间不变 | B. | 夹角α将变大 | ||
| C. | PQ间距一定大于原来间距的3倍 | D. | 夹角α与初速度大小无关 |
| A. | 在绝对光滑的水平冰面上运动的汽车可以通过转动方向盘转弯 | |
| B. | 火车转弯的速率小于规定的数值时,内侧车轮的轮缘挤压内轨 | |
| C. | 汽车通过拱桥顶部时,其向心力只由重力提供 | |
| D. | 自行车转弯时,需要的向心力是驾驶人扭动车把的作用力 |
| A. | 在点电荷之间的连线上,中点O的场强最小,电势最低 | |
| B. | 在点电荷连线的中垂线上,中点O的场强最大,电势最高 | |
| C. | 在点电荷连线的中垂线上,从O点向外,场强一直增大,电势一直降低 | |
| D. | 在点电荷之间的连线上,从一个点电荷到另一个点电荷,场强先减小后增大,电势先降低后升高 |
| A. | 速度、力、位移、质量都是矢量 | |
| B. | 米、米每秒、米每二次方秒、牛顿都是国际单位 | |
| C. | 米、千克、秒、牛顿都是国际单位制中的基本单位 | |
| D. | 质量、时间、长度、速度都是国际单位制中的基本量 |
| A. | 弹簧的弹性势能先增大后减小再增大 | |
| B. | 弹簧的弹性势能变化了mgh | |
| C. | 圆环先做加速运动,过了C点开始做减速运动 | |
| D. | 杆的倾斜角α肯定小于45° |
| A. | 竖直方向的分运动是自由落体运动 | |
| B. | 水平方向的分运动是匀加速直线运动 | |
| C. | 水平方向的分运动是匀减速直线运动 | |
| D. | 竖直方向的分运动是匀速直线运动 |