水平地面上放置一个质量为M的木箱,箱中的顶端用一长为L的轻细绳悬挂着一质量为m的小铁球,地面与箱子的动摩擦因数为μ.对木箱施加一个水平向左的恒定拉力,系统稳定后轻细绳

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 牛顿第二定律/2022-10-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

水平地面上放置一个质量为M的木箱,箱中的顶端用一长为L的轻细绳悬挂着一质量为m的小铁球,地面与箱子的动摩擦因数为μ.对木箱施加一个水平向左的恒定拉力,系统稳定后轻细绳向右偏离竖直方向β角,某时木箱的速度方向向左,大小为v,如图所示.
(1)求此时水平拉力的大小.
(2)此时,由于某种原因木箱突然停下来且以后保持静止不动,求以后运动过程中小球对细绳的最大拉力.(整个运动过程中,小球与木箱不碰撞)
魔方格

◎ 答案

(1)以木箱和小球整体为研究对象,根据牛顿第二定律有:
F-μ(M+m)g=(M+m)a   ①
以小球为研究对象,受力分析,根据牛顿定律有:
a=gtanβ    ②
根据方程①②解得:
F=μ(M+m)g+μ(M+m)gtanβ
(2)小球摆到最低点的过程中,根据机械能守恒定律有:
1
2
mv2+mgL(1-cosβ)=
1
2
mvr2    ③
在最低点细绳的拉力最大,对小球受力分析,根据牛顿第二定律有:
T-mg=m
v2r
L
   ④
根据方程③④解得:细绳的最大拉力为:T=3mg-2mgcosβ+m
v2
L

根据牛顿第三定律可知:小球对细绳的最大拉力为:
T=3mg-2mgcosβ+m
v2
L

答:(1)水平拉力为μ(M+m)g+μ(M+m)gtanβ;(2)小球对细绳的最大拉力为3mg-2mgcosβ+m
v2
L

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“水平地面上放置一个质量为M的木箱,箱中的顶端用一长为L的轻细绳悬挂着一质量为m的小铁球,地面与箱子的动摩擦因数为μ.对木箱施加一个水平向左的恒定拉力,系统稳定后轻细绳…”主要考查了你对  【牛顿第二定律】,【机械能守恒定律】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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