高中物理力学题

Question

1.如图所示，一物块位于光滑的水平桌面上，用一大小为F、方向如图所示的力去推它，使它以加速度为a向右运动。若保持力的方向不变而增大力的大小，则a怎样变化？

2.在升降机地面上固定着一个倾角为30度的光滑斜面，用一条平行于斜面的细绳拴住一个质量为2kg的小球，当升降机以加速度为2m/s2竖直向上匀加速运动时，绳子对球的拉力大小为多少？小球对斜面的压力大小为多少？（g取10）

3.有5个质量均为m的相同木块，并列地放在水平地面上，如图所示，已知木块与地面间的动摩擦因数为u,当木块1受到水平力F的作用时，5个木块同时向右做匀加速运动，求：
（1）匀加速运动的加速度
（2）第四块木块所受合力
（3）第四块木块受第三块木块作用力的大小

Answer 1

1、假设力F与水平方向的夹角为θ，将F分解成水平方向的分力Fx=Fcosθ和竖直方向的分力Fy=Fsinθ，其中Fy与重力支持力的合力为0，所以物体所受的合外力等于Fx，由牛顿第二定律可得a=Fx/m=（Fcosθ）/m，所以F增大，加速度a增大
2、首先对小球进行受力分析，小球受重力mg与斜面的支持力N及绳子的拉力T，将重力mg与加速度a分别沿斜面方向与垂直斜面方向分解，在斜面方向与垂直斜面方向分别应用牛顿第二定律可得
在斜面方向：T-mgsin30°=masin30°，由此可求得T=12N，由牛顿第三定律可得球对绳的拉力大小为12N
在垂直斜面方向：N-mgcos30°=macos30°，由此可求得N=12（√3）N，由牛顿第三定律可得球对斜面的压力为12（√3）N
3、（1）将五个木块看成一个整体，由牛顿第二定律可得：F-5μmg=5ma，由此可求得a=（F/5m）-μg
（2）对第四块木块应用牛顿第二定律有，F合=ma=（F/5）-μmg
（3）假设第三木块对第四块木块的作用力为N，将第四块木块与第五块木块看成一个整体，由第二定律可得N-2μmg=2ma，由此得N=2m（a+μg），将a代入得：N=2F/5

Answer 2

1.由于光滑，使得物体在水平方向上只受一个力-----推力的水平分力。
而且竖直方向上的合力为零， 所以当推力增大而方向不变时，其水平分力也就增大，即合力增大，加速度a增大。
2.小球受到三个力，绳子的拉力；斜面的支持力；重力；，而且合力方向竖直向上。设拉力T的水平分力为Tx、竖直分力为Ty;支持力N的竖直分力为Ny,水平分力为Nx,重力G。
在水平方向上：Tx=Nx,即Tcos30=Ncos60
在竖直方向上：Ty+Ny-G=ma，即Tsin30+Nsin60-G=ma
解得：T=12牛，N=12*根号3牛
根据牛顿第三定律：压力=支持力=12*根号3牛
3.（1）由牛顿第二定律：加速度a=(F-5umg)/5mg
(2)由于整体加速度相同，所以：第四块木块的合力F1=ma=(F-5umg)/5g
(3)第四木块在水平方向上受到三个力---第三块的推力Fa、第五块的阻力Fb、摩擦力umg。
对于第四物体：ma=Fa-umg-Fb
对于第五物体：ma=Fb-umg
解得：Fa=Fb=ma+umg=((F-5umg)/5g)+umg
第三作用力为((F-5umg)/5g)+umg