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如图所示,光滑匀质圆球的直径为40厘米,质量为20千克,悬线长L=30厘米,正方形物体A厚10厘米,质量为2千克,物块A与墙之间的摩擦因数μ=0.2,取g=10米/秒2.问:
(1)墙对A的摩擦力多大?
(2)如果在物块A上施加一个与墙平行的外力F,使A在未脱离圆球前贴着墙沿水平向纸内方向作加速度a=5米/秒2的匀加速直线运动,那么这个外力F的大小、方向如何?

解:(1)对物块A受力分析,受重力、静摩擦力、球对其向左的压力、墙壁对其向右的支持力,如图

根据平衡条件,有:
f=mg=20N;
(1)先对球受力分析,受重力、支持力和拉力,如图

根据平衡条件,有
N=Mgtan37°==150N;
故A对墙壁的压力也为150N,A与墙壁间的滑动摩擦力为:f=μN=0.2×150=30N;
物体A匀速运动,平行墙壁的竖直面内受重力、弹力和滑动摩擦力,如图

根据牛顿第二定律,有:
水平方向:Fcosθ-f=ma
竖直方向:Fsinθ-mg=0
解得:F=20N≈44.72N;
θ=arctan
答:(1)墙对A的摩擦力为20N;
(2)这个外力F的大小为44.72N,与水平方向成arctan角度斜向上.
分析:(1)对物块A受力分析,受重力、静摩擦力、球对其向左的压力、墙壁对其向右的支持力,根据平衡条件求解即可;
(2)先对球受力分析,受重力、拉力和支持力,三力平衡,根据平衡条件并结合合成法求解出支持力,然后求解A与墙壁间的滑动摩擦力;再对物体A受力分析,竖直面内受重力、弹力和滑动摩擦力,根据牛顿第二定律列式求解推力F.
点评:本题关键多次隔离物体和圆球受力分析,运用平衡条件和牛顿第二定律列方程求解,不难.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,AB、CD为光滑水平轨道,DE是半径为R1=0.3m的
1
4
光滑圆轨道,EF是半径为R2=0.15m的
1
4
光滑圆轨道,两圆轨道连接处E为最高点.一块质量为M=1kg、长为l=4m的匀质板静止地放在轨道AB上,板的高度与BC高度相同,板的右端离BC的距离为L=2m,板上的左端有一质量m=1kg的物块(视为质点),物块与板的动摩擦因数为μ=0.5,现让物块以初速度v0=8m/s向右运动,当板碰到BC时立即停止运动,物块能从板到轨道平滑地滑上到E点.(空气阻力不计,g=10m/s2
(1)求物块在板上从左端滑到右端过程中由于滑动摩擦而产生的热量
(2)试判断物块在E点是否开始脱离轨道.

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科目:高中物理 来源: 题型:

(1)如图,在匀强磁场里有一个原来静止的放射性碳14,它所放射的粒子与反冲核的径迹是两个相切的圆.圆的直径比为7:1,如图所示,碳14的衰变方程是:
A.146C→42He+104Be    B.146C→0-1e+145B
C.146C→0-1e+147N     D.146C→21H+125B
(2)如图甲所示,-根轻质弹簧的两端分别与质量为m1和m2的两个物块A,B相连接,并静止在光滑的水平面上.t=0时刻,A的速度方向水平向右,大小为3m/s,两个物块的速度随时间变化的规律如图乙所示.根据图象提供的信息求:
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①两物块的质量之比;
②在t2时刻A与B的动量之比.

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示(俯视),MN和PQ是两根固定在同一水平面上的足够长且电阻不计的平行金属导轨,两导轨间距L=0.2m,其间有一个方向垂直水平面竖直向下的匀强磁场B1=5.0T.导轨上NQ之间接一电阻R1=0.40Ω,阻值为R2=0.10Ω的金属杆垂直导轨放置并与导轨始终保持良好接触.两导轨右端通过金属导线分别与电容器C的两极相连.电容器C紧挨带有小孔的固定绝缘弹性圆筒,圆筒壁光滑,筒内有垂直水平面竖直向下的匀强磁场B2,O是圆筒的圆心,圆筒的内半径r=0.40m.
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(1)用一个方向平行于MN水平向左且功率P=80W的外力F拉金属杆,使杆从静止开始向左运动.已知杆受到的摩擦阻力大小恒为f=6N,求求当金属杆最终匀速运动时的速度大小;
(2)计算金属杆匀速运动时电容器两极板间的电势差;
(3)当金属杆处于(1)问中的匀速运动状态时,电容器C内紧靠极板D处的一个带正电的粒子加速后从a孔垂直磁场B2并正对着圆心O进入圆筒中,该带电粒子与圆筒壁碰撞两次后恰好又从小孔a射出圆筒.已知该带电粒子每次与筒壁发生碰撞时电量和能量都不损失,不计粒子的初速度、重力和空气阻力,粒子的荷质比
qm
=5×107 C/kg,求磁感应强度B2的大小.

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,有一轴线水平且垂直纸面的固定绝缘弹性圆筒,圆筒壁光滑,筒内有沿轴线向里的匀强磁场B,O是筒的圆心,圆筒的内半径r=0.40m.在圆筒底部有一小孔a(只能容一个粒子通过).圆筒下方一个带正电的粒子经电场加速后(加速电场未画出),以v=2×104m/s的速度从a孔垂直磁场B并正对着圆心O进入筒中,该带电粒子与圆筒壁碰撞四次后恰好又从小孔a射出圆筒.已知该带电粒子每次与筒壁发生碰撞时电量和能量都不损失,不计粒子的重力和空气阻力,粒子的荷质比q/m=5×107(C/kg),求磁感应强度B多大(结果允许含有三角函数式)?

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科目:高中物理 来源:2013届湖北省咸宁市鄂南鄂州高级中学高三11月联考物理试卷(带解析) 题型:单选题

在光滑的水平面上有水平向右的匀强电场,其上固定一个光滑绝缘圆环,圆环平面与水平面平行。为圆环直径,方向与电场强度的方向平行,在圆环的处有一个光滑小孔。有一质量为、带电量为的小球套在圆环上。一根绝缘轻质细线的一端系着小球,另一端穿过小孔用手拉住,如图所示。现用力拉细线,使小球沿圆环由缓慢移动(小球带电量不变)。在移动的过程中轨道对小球的弹力为。下列说法正确的是(  )

A.力大小不变,变大
B.力减小,大小不变
C.小球由电势高处向电势低处移动,电势能增加
D.由于克服电场力做功,所以力F做正功

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