内容正文:
专题03 相互作用和力的平衡综合训练
1.宇航员的身体在飞船升空和返回的过程中需要承受很大的压力,需要进行提前训练,如图甲是宇航员在地面进行压力训练的训练舱,训练时舱中的宇航员随舱体在水平面内做匀速圆周运动,其俯视图如图乙所示。某次训练中,宇航员需要承受的合力为重力的4倍,则下列说法正确的是( )
A.训练时舱体对宇航员的作用力方向向上
B.训练时舱体对宇航员的作用力方向指向轨迹的圆心
C.训练时舱体对宇航员的作用力的大小为其重力大小的倍
D.训练时舱体对宇航员的作用力的大小为其重力大小的倍
2.在一次学校的升旗仪式中,小明观察到拴在国旗上端和下端各有一根绳子,随着国旗的徐徐升起,上端的绳子与旗杆的夹角在变大,下端的绳子几乎是松弛的,如图所示.风力始终水平,两绳重力忽略不计,由此可判断在国旗升起的过程( )
A.风力大小一直不变 B.上端绳子的拉力在逐渐增大
C.国旗受到的合力减小 D.上端绳子的拉力逐渐减小
3.如图所示,在“探究两个互成角度的力的合成规律"实验中,某同学在坐标纸上画出两个弹簧测力计拉力和的图示,图中每小格的边长表示,则和合力大小为( )
A.12.0N B.10.0N C.8.0N D.6.0N
4.如图所示,某同学用双手夹起了5本书,已知每本书的质量均为,书与书间的动摩擦因数为0.4,手与书间的动摩擦因数为0.5,重力加速度取,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。要使五本书均保持静止,则双手对书的压力至少为( )
A. B.30N C. D.15N
5.如图所示,轻质细线OA、OB、OC系于O点。A端固定于天花板上,B端与水平桌面上的物块乙相连,C端系有物块甲。初始时OA与竖直方向的夹角为,OB与水平方向平行。现对物块甲施加水平向右的外力F,在保持O点位置不变的情况下,使物块甲缓慢向右上方移动少许,在移动过程中,下列说法正确的是( )
A.物块乙所受合力逐渐增大 B.细线OA上的弹力不变
C.细线OC上的弹力逐渐减小 D.外力F逐渐减小
6.如图所示,两滑块放在光滑的水平面上,中间用一细线相连,轻杆、搁在滑块上,且可绕铰链自由转动,两杆长度相等,夹角为,当竖直向下的力作用在铰链上时,滑块间细线的张力为多大( )
A. B. C. D.
7.市面上有一款强磁家用防夹双面中控玻璃刮,玻璃刮由两面组成,两面均装有强磁铁。使用时将一面置于窗外,再将带有把手的一面在室内紧贴玻璃吸上去,在窗内推动把手可带动外侧面的玻璃刮运动,即可轻松完成窗户内外侧的清理。如图所示,手水平向左施力,则窗内的玻璃刮受力个数为( )
A.6个 B.5个 C.4个 D.3个
8.一起重机利用绞盘缩短轻绳长度的方式吊起物块,物块置于上表面光滑的圆柱体的图示位置处。轻绳上端定滑轮与圆柱体圆心在同一竖直线,将物块沿圆弧缓慢拉到圆柱体最高点的过程中,圆柱体保持静止。下列选项中力的大小将变大是( )
A.轻绳对物块的拉力 B.圆柱体对物块的支持力
C.地面对圆柱体的支持力 D.地面对圆柱体的摩擦力
9.如图所示,轻质不可伸长的细绳两端分别固定在竖直杆、上的、两点,挂钩光滑的钩码挂于绳上处于静止状态。保持两杆之间距离恒定不变,下列说法正确的是( )
A.两边绳子受力不一定相等 B.左侧、右侧绳长与所挂钩码质量无关
C.两侧绳子与竖直方向夹角不一定相等 D.绳子与竖直方向夹角与所挂钩码质量有关
10.如图所示,一辆货车运载着圆柱形光滑的空油桶,在车厢底,一层油桶平整排列,相互紧贴并被牢牢固定,上一层只有一只质量为的桶,自由地摆放在桶之间,没有用绳索固定,桶的大小都一样。桶受到桶和桶的支持,和汽车保持相对静止一起运动,重力加速度为。下列说法正确的是( )
A.若货车匀速向左运动,则对的弹力大小为
B.若货车匀速向左运动,则对的弹力大小为
C.若货车向左减速运动,则对的支持力不可能为0
D.若货车向左加速运动,则货车的加速度大小可以为
11.如图所示,一表面光滑的半球形物体固定在水平面上,一光滑小环D固定在半球形物体球心的正上方,一轻绳穿过小环D一端与放在半球形物体上的小球P相连,另一端与一轻弹簧连接,用手拿住弹簧的另一端A,始终水平。现手拿着弹簧端向右缓慢移动一段距离(小球P未到达半球最高点),在此过程中,下列说法正确的是( )
A.弹簧形变量减小
B.弹簧形变量增大
C.半球形物体对小球P的支持力大小不变
D.半球形物体对地面的压力逐渐变小
12.某科学小组利用如图甲所示装置探究弹簧弹力与形变量的关系,设计的实验如下:质量为的物块置于压力传感器上,将待测弹簧拴接在上面,待测弹簧上端通过轻绳跨过定滑轮拴接带指针的挂钩,下方可以悬挂钩码B,装置左侧固定一个竖直的直尺,可以测出挂钩下移的距离。整个实验中弹簧均处于弹性限度内,重力加速度取。
实验操作如下:
①挂钩下不悬挂钩码、让系统保持静止、上下调节刻度尺位置,使指针指向0刻度,并读出压力传感器的示数;
②每次挂上不同质量钩码,用手托住、缓慢释放,测出系统稳定时指针相对0刻度下移的距离,并读出相应的压力传感器的示数;
③以压力传感器示数为纵轴,指针下移的距离为横轴,根据每次测量的数据,描点作出图像如图乙所示。
回答下列问题:
其中一次指针位置如图丙所示,则对应的读数为 cm;在实验误差允许的范围内,可认为弹簧弹力与弹簧形变量成 (填“正比”“反比”或“不确定关系”);弹簧劲度系数 (结果保留3位有效数字),带指针的挂钩的重力为 。
13.某小组做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验。
(1)开始实验前小组成员小华用刻度尺测得弹簧测力计0刻度到5N刻度间的距离为4.00cm,则该测力计所用弹簧的劲度系数为 N/m。
(2)开始实验时,把坐标纸固定在水平木板上,橡皮条一端固定在A点,另一端连接轻质小圆环,圆环上系上两根细绳套,如图甲所示。用两只弹簧测力计分别勾住两细绳套把橡皮条的小圆环拉到定位圆O处,并记录两弹簧测力计的示数及拉力方向。其中F1的大小读数为 N。
(3)请根据上面测得F1的大小及坐标纸上记录的信息在图乙中绘制出F1的图示,通过平行四边形定则在坐标纸上作出F1和F2的合力F合。
(4)下列几项关于本实验说法正确的是 (填写选项前对应的字母)。
A.实验过程中注意弹簧测力计不要超出量程
B.两弹簧测力计同时拉细绳时需保持两个弹簧测力计读数相等
C.实验器材中不需要量角器
D.若将实验中的两根细绳套替换成橡皮条,则对实验结果会产生影响
(5)某次实验中已知F1与F2的夹角略小于90°,若保持小环在定位圆O处的位置及F1方向不变,而将F2顺时针缓慢转动一定角度,其他操作均正确,则 。
A.F1与F2的合力变大 B.F1先变小后变大
C.F2一定变大 D.F2可能先变小后变大
14.轻质杆两端分别固定有质量分别为、的、两个小球,置于光滑球面碗内处于静止状态,A球与圆心点的连线与竖直方向的夹角为,球与圆心连线与竖直方向的夹角为,如图所示。求:
(1)A、B两球对碗面压力的大小之比;
(2)两球的质量与之比。
15.如图所示,两块质量相同均为m的砖块A、B,被外力F挤压静止于离地一定高度的竖直墙面.已知砖块之间和砖块与墙面之间的动摩擦因数均为μ,砖左侧光滑,重力加速度为g.求:
(1)AB之间的摩擦力大小;
(2)为使两砖块保持静止,F的最小值.
16.如图所示,细绳一端固定在竖直墙壁上,另一端系有质量m=0.5kg的小球A,初始时小球A静止于光滑半球B上,B的质量M=1kg,A与B球心连线与水平面的夹角为60°,重力加速度g取10m/s2。求:
(1)B对A的支持力大小;
(2)B对地面的压力大小。(结果均可用分数及根号表示)
17.如图所示,倾角为37°的斜面体C放在水平面上,质量为5kg的重物A放在斜面C上,质量为1kg的重物B与重物A通过细绳相连于O点,其中细绳OA处于水平状态,另一根与O点相连的细绳悬挂于天花板上且与竖直方向夹角为37°,A、B、C都处于静止状态。已知重力加速度大小为g,,。求:
(1)水平细绳OA的拉力;
(2)斜面C对重物A的摩擦力和支持力。
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专题03 相互作用和力的平衡综合训练
1.宇航员的身体在飞船升空和返回的过程中需要承受很大的压力,需要进行提前训练,如图甲是宇航员在地面进行压力训练的训练舱,训练时舱中的宇航员随舱体在水平面内做匀速圆周运动,其俯视图如图乙所示。某次训练中,宇航员需要承受的合力为重力的4倍,则下列说法正确的是( )
A.训练时舱体对宇航员的作用力方向向上
B.训练时舱体对宇航员的作用力方向指向轨迹的圆心
C.训练时舱体对宇航员的作用力的大小为其重力大小的倍
D.训练时舱体对宇航员的作用力的大小为其重力大小的倍
【答案】D
【详解】如图所示,合外力充当向心力,训练舱提供的作用力大小为,方向如图中F所示方向,故D正确。
故选D。
2.在一次学校的升旗仪式中,小明观察到拴在国旗上端和下端各有一根绳子,随着国旗的徐徐升起,上端的绳子与旗杆的夹角在变大,下端的绳子几乎是松弛的,如图所示.风力始终水平,两绳重力忽略不计,由此可判断在国旗升起的过程( )
A.风力大小一直不变 B.上端绳子的拉力在逐渐增大
C.国旗受到的合力减小 D.上端绳子的拉力逐渐减小
【答案】B
【详解】由题知下端的绳子几乎是松弛的,即该段绳子没有拉力,将国旗看作质点对其做受力分析如下图所示
随着国旗的徐徐升起,风力的方向保持水平不变,上端的绳子与旗杆的夹角在变大,应用图解法如下图所示
由上图可以看出随着上端的绳子与旗杆的夹角在变大,风力也逐渐增大、上端绳子的拉力也逐渐增大,国旗处于平衡状态,其受到的合力为零。
故选B。
3.如图所示,在“探究两个互成角度的力的合成规律"实验中,某同学在坐标纸上画出两个弹簧测力计拉力和的图示,图中每小格的边长表示,则和合力大小为( )
A.12.0N B.10.0N C.8.0N D.6.0N
【答案】A
【详解】根据题意,由平行四边形法则,作出拉力和的合力图像,如图所示
由图可知,合力为。
故选A。
4.如图所示,某同学用双手夹起了5本书,已知每本书的质量均为,书与书间的动摩擦因数为0.4,手与书间的动摩擦因数为0.5,重力加速度取,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。要使五本书均保持静止,则双手对书的压力至少为( )
A. B.30N C. D.15N
【答案】C
【详解】先将所有的书看成整体进行受力分析,则整体竖直方向受重力、静摩擦力的作用处于静止状态,根据平衡条件有
因为
其中
解得
再将除最外侧两本书外的其他书看成整体进行受力分析,则整体竖直方向受重力、静摩擦力的作用处于静止状态,根据平衡条件有
因为
其中
解得
所以,双手对书的压力至少为20N。
故选C。
5.如图所示,轻质细线OA、OB、OC系于O点。A端固定于天花板上,B端与水平桌面上的物块乙相连,C端系有物块甲。初始时OA与竖直方向的夹角为,OB与水平方向平行。现对物块甲施加水平向右的外力F,在保持O点位置不变的情况下,使物块甲缓慢向右上方移动少许,在移动过程中,下列说法正确的是( )
A.物块乙所受合力逐渐增大 B.细线OA上的弹力不变
C.细线OC上的弹力逐渐减小 D.外力F逐渐减小
【答案】B
【详解】A.由题意可知,物块乙始终静止不动,即处于平衡状态,则物块乙所受合力为零不变,故A错误;
B.设物块甲缓慢向右上方移动使得细线与竖直方向的夹角为,对节点O受力分析,在竖直方向上,根据平衡条件可得
对物块甲受力分析,在竖直方向上,根据平衡条件可得
即
所以,细线OA上的弹力不变,故B正确;
C.由B选项可知
即
在移动过程中,逐渐增大,则细线OC上的弹力逐渐增大,故C错误;
D.对物块甲受力分析,在水平方向上,根据平衡条件可得
与联立,解得
在移动过程中,逐渐增大,则外力F逐渐增大,故D错误。
故选B。
6.如图所示,两滑块放在光滑的水平面上,中间用一细线相连,轻杆、搁在滑块上,且可绕铰链自由转动,两杆长度相等,夹角为,当竖直向下的力作用在铰链上时,滑块间细线的张力为多大( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】设每根轻杆的弹力为T,则对O点受力分析可知
则滑块间细绳的张力为
故选B。
7.市面上有一款强磁家用防夹双面中控玻璃刮,玻璃刮由两面组成,两面均装有强磁铁。使用时将一面置于窗外,再将带有把手的一面在室内紧贴玻璃吸上去,在窗内推动把手可带动外侧面的玻璃刮运动,即可轻松完成窗户内外侧的清理。如图所示,手水平向左施力,则窗内的玻璃刮受力个数为( )
A.6个 B.5个 C.4个 D.3个
【答案】B
【详解】对窗内的玻璃刮受力分析,受到竖直向下的重力、受到窗外另一面玻璃刮的方向垂直于玻璃指向窗外的磁铁吸引力、玻璃对玻璃刮产生一个垂直于玻璃表面向内的支持力、手对玻璃刮施加一个水平向左的推力、玻璃施加的摩擦力,共5个力。
故选B。
8.一起重机利用绞盘缩短轻绳长度的方式吊起物块,物块置于上表面光滑的圆柱体的图示位置处。轻绳上端定滑轮与圆柱体圆心在同一竖直线,将物块沿圆弧缓慢拉到圆柱体最高点的过程中,圆柱体保持静止。下列选项中力的大小将变大是( )
A.轻绳对物块的拉力 B.圆柱体对物块的支持力
C.地面对圆柱体的支持力 D.地面对圆柱体的摩擦力
【答案】C
【详解】AB.物块在沿圆弧缓慢拉到圆柱体最高点的过程中,可看作始终处于平衡状态。轻绳对物块的拉力和圆柱体对物块的支持力的合力,始终与物块的重力大小相等。根据三角形法则,如图所示,
,轻绳对物块的拉力逐渐变小;,圆柱体对物块的支持力大小保持不变,A错误,B错误;
CD.由牛顿第三定律,物块对圆柱体的压力与圆柱体对物块的支持力大小相等,所以的大小保持不变,与地面的夹角为。在物块沿圆弧缓慢拉到圆柱体最高点的过程中,以圆柱体为研究对象,由力的平衡条件,在竖直方向上,圆柱体重力不变,变大,变大,则地面对圆柱体的支持力变大;在水平方向上,变大,变小,则地面对圆柱体的摩擦力变小,C正确,D错误。
故选C。
9.如图所示,轻质不可伸长的细绳两端分别固定在竖直杆、上的、两点,挂钩光滑的钩码挂于绳上处于静止状态。保持两杆之间距离恒定不变,下列说法正确的是( )
A.两边绳子受力不一定相等 B.左侧、右侧绳长与所挂钩码质量无关
C.两侧绳子与竖直方向夹角不一定相等 D.绳子与竖直方向夹角与所挂钩码质量有关
【答案】B
【详解】A.因为钩码通过光滑的挂钩挂在绳上,根据光滑的特点,同一条绳子上的张力大小处处相等,所以两边绳子所受拉力一定相等,A错误;
BCD.对钩码进行受力分析,钩码受到重力和两侧绳子的拉力,由于两侧绳子拉力大小相等,根据共点力平衡条件,在水平方向上,两侧绳子拉力的水平分力大小相等、方向相反,所以两侧绳子与竖直方向夹角一定相等,因为绳子不可伸长,所以绳子与竖直方向夹角不变,左侧、右侧绳长不变,所挂钩码质量改变,绳子拉力大小发生变化,故B正确,CD错误。
故选B。
10.如图所示,一辆货车运载着圆柱形光滑的空油桶,在车厢底,一层油桶平整排列,相互紧贴并被牢牢固定,上一层只有一只质量为的桶,自由地摆放在桶之间,没有用绳索固定,桶的大小都一样。桶受到桶和桶的支持,和汽车保持相对静止一起运动,重力加速度为。下列说法正确的是( )
A.若货车匀速向左运动,则对的弹力大小为
B.若货车匀速向左运动,则对的弹力大小为
C.若货车向左减速运动,则对的支持力不可能为0
D.若货车向左加速运动,则货车的加速度大小可以为
【答案】AD
【详解】AB.当车辆匀速时,对进行受力分析得
解得,正确,B错误
CD.如图所示,向左减速时,若加速度大小为,此时只受重力和的支持力,对的支持力为零。向左加速时,若对支持力为零此时只受重力和的支持力,则加速度大小为,C错误,正确。
故选AD。
11.如图所示,一表面光滑的半球形物体固定在水平面上,一光滑小环D固定在半球形物体球心的正上方,一轻绳穿过小环D一端与放在半球形物体上的小球P相连,另一端与一轻弹簧连接,用手拿住弹簧的另一端A,始终水平。现手拿着弹簧端向右缓慢移动一段距离(小球P未到达半球最高点),在此过程中,下列说法正确的是( )
A.弹簧形变量减小
B.弹簧形变量增大
C.半球形物体对小球P的支持力大小不变
D.半球形物体对地面的压力逐渐变小
【答案】AC
【详解】ABC.以小球为研究对象,分析小球受力情况,受重力G,细线的拉力T和半球形物体的支持力N,作出N、T的合力F,如图
由平衡条件得知F = G
由△NFP∽△PDO得
联立可得,
由题意,缓慢地将小球从初始位置拉到半球最高点之前的过程中,DO、PO(即半径)不变,PD长度变小,可见T变小,N的大小不变。即弹簧的长度变短,弹簧的示数变小。由牛顿第三定律知半球形物体对小球的支持力与小球对半球形物体的压力大小始终相等,方向虽然变了但大小始终没变,因此小球对半球形物体的压力也不变,故AC正确、B错误;
D.对半球形物体受力分析,设小球对半球形物体的压力与水平方向夹角为,由平衡条件可知
其中N′大小不变,小球沿半球形物体表面上移,变大,可知地面对半球形物体的支持力FN增大,故D错误。
故选AC。
12.某科学小组利用如图甲所示装置探究弹簧弹力与形变量的关系,设计的实验如下:质量为的物块置于压力传感器上,将待测弹簧拴接在上面,待测弹簧上端通过轻绳跨过定滑轮拴接带指针的挂钩,下方可以悬挂钩码B,装置左侧固定一个竖直的直尺,可以测出挂钩下移的距离。整个实验中弹簧均处于弹性限度内,重力加速度取。
实验操作如下:
①挂钩下不悬挂钩码、让系统保持静止、上下调节刻度尺位置,使指针指向0刻度,并读出压力传感器的示数;
②每次挂上不同质量钩码,用手托住、缓慢释放,测出系统稳定时指针相对0刻度下移的距离,并读出相应的压力传感器的示数;
③以压力传感器示数为纵轴,指针下移的距离为横轴,根据每次测量的数据,描点作出图像如图乙所示。
回答下列问题:
其中一次指针位置如图丙所示,则对应的读数为 cm;在实验误差允许的范围内,可认为弹簧弹力与弹簧形变量成 (填“正比”“反比”或“不确定关系”);弹簧劲度系数 (结果保留3位有效数字),带指针的挂钩的重力为 。
【答案】 11.00 正比 65.0 0.1
【详解】[1]由图丙可知,刻度尺的分度值为0.1cm,则读数为11.00cm;
[2]由图像可知,F与x成线性关系,则F与x的函数式可写为
k为常数,设物体A的质量为,带指针的挂钩重力为,物体B的质量为,不悬挂物体B时,对物体A分析由
悬挂物体B时
则对应图像的函数式为
k为常数,所以可认为弹簧弹力与弹簧形变量成正比,其中k为弹簧的劲度系数;
[3]结合上述分析和图像可知,图像斜率的绝对值表示弹簧的劲度系数,则有
[4]由以上分析可知
其中
解得
13.某小组做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验。
(1)开始实验前小组成员小华用刻度尺测得弹簧测力计0刻度到5N刻度间的距离为4.00cm,则该测力计所用弹簧的劲度系数为 N/m。
(2)开始实验时,把坐标纸固定在水平木板上,橡皮条一端固定在A点,另一端连接轻质小圆环,圆环上系上两根细绳套,如图甲所示。用两只弹簧测力计分别勾住两细绳套把橡皮条的小圆环拉到定位圆O处,并记录两弹簧测力计的示数及拉力方向。其中F1的大小读数为 N。
(3)请根据上面测得F1的大小及坐标纸上记录的信息在图乙中绘制出F1的图示,通过平行四边形定则在坐标纸上作出F1和F2的合力F合。
(4)下列几项关于本实验说法正确的是 (填写选项前对应的字母)。
A.实验过程中注意弹簧测力计不要超出量程
B.两弹簧测力计同时拉细绳时需保持两个弹簧测力计读数相等
C.实验器材中不需要量角器
D.若将实验中的两根细绳套替换成橡皮条,则对实验结果会产生影响
(5)某次实验中已知F1与F2的夹角略小于90°,若保持小环在定位圆O处的位置及F1方向不变,而将F2顺时针缓慢转动一定角度,其他操作均正确,则 。
A.F1与F2的合力变大 B.F1先变小后变大
C.F2一定变大 D.F2可能先变小后变大
【答案】(1)125
(2)2.20
(3)
(4)AC
(5)D
【详解】(1)根据胡克定律可得弹簧的劲度系数为
(2)由题图甲可知此弹簧测力计的分度值为0.1 N,则读数为2.20 N。
(3)根据平行四边形定则作图如图所示
(4)A.实验过程中弹簧测力计不要超出量程,故A正确;
B.两弹簧测力计同时拉细绳时不需要保持两个弹簧测力计读数相等,故B错误;
C.量角器是用来测量角度记录方向的,而实验中是利用两点确定一条直线来记录力的方向的,所以实验器材中不需要量角器,故C正确;
D.在实验中,如果将两根细绳套替换成橡皮条,不会影响力的大小和方向的记录,故实验结果不会发生变化,故D错误。
故选AC。
(5)
对结点O受力分析,结点受三个力:橡皮条的拉力和两个弹簧测力计的拉力,保持结点O的位置和F1的方向不变,F1与F2的合力不变。将F2顺时针缓慢转动一定角度,根据矢量三角形可知F2先变小后变大,F1一直变大。
故选D。
14.轻质杆两端分别固定有质量分别为、的、两个小球,置于光滑球面碗内处于静止状态,A球与圆心点的连线与竖直方向的夹角为,球与圆心连线与竖直方向的夹角为,如图所示。求:
(1)A、B两球对碗面压力的大小之比;
(2)两球的质量与之比。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)对A、B两球受力分析,如图所示
则,对A球,在力的矢量三角形中,根据正弦定理可得
对B球,在力的矢量三角形中,根据正弦定理可得
联立,可得
即碗面对两球的支持力之比为,根据牛顿第三定律可知,A、B两球对碗面压力的大小之比为。
(2)对A球,在力的矢量三角形中,根据正弦定理可得
对B球,在力的矢量三角形中,根据正弦定理可得
联立,可得
15.如图所示,两块质量相同均为m的砖块A、B,被外力F挤压静止于离地一定高度的竖直墙面.已知砖块之间和砖块与墙面之间的动摩擦因数均为μ,砖左侧光滑,重力加速度为g.求:
(1)AB之间的摩擦力大小;
(2)为使两砖块保持静止,F的最小值.
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)以为研究对象,根据平衡条件可知对的摩擦力大小为
(2)以整体为研究对象,根据平衡条件可知,墙壁对的摩擦力大小,,
两物体仍保持静止,的最小值为
【点睛】
16.如图所示,细绳一端固定在竖直墙壁上,另一端系有质量m=0.5kg的小球A,初始时小球A静止于光滑半球B上,B的质量M=1kg,A与B球心连线与水平面的夹角为60°,重力加速度g取10m/s2。求:
(1)B对A的支持力大小;
(2)B对地面的压力大小。(结果均可用分数及根号表示)
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)对小球A受力分析并正交分解如图所示
根据平衡条件,水平方向有
竖直方向有
联立解得,
(2)对光滑半球B受力分析如图所示
其中为小球A对半球B的压力,与B对A的支持力等大反向,为地面对B的支持力,与B对地面的压力等大反向,根据平衡条件,竖直方向有
代入数据解得
17.如图所示,倾角为37°的斜面体C放在水平面上,质量为5kg的重物A放在斜面C上,质量为1kg的重物B与重物A通过细绳相连于O点,其中细绳OA处于水平状态,另一根与O点相连的细绳悬挂于天花板上且与竖直方向夹角为37°,A、B、C都处于静止状态。已知重力加速度大小为g,,。求:
(1)水平细绳OA的拉力;
(2)斜面C对重物A的摩擦力和支持力。
【答案】(1)
(2),
【详解】(1)设水平细绳OA的拉力为,以O点为对象,根据平衡条件可得
解得
(2)以A为对象,根据平衡条件可得,
解得,
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