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高中物理动态平衡力学和相关例题

2026-08-29 09:34:00课外拾零137

高中物理动态平衡力学例题及解析:Fbb物理好资源网(原物理ok网)

【例1】Fbb物理好资源网(原物理ok网)

如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上有两个用弹簧相连接的物体A和B,物体B上固定一轻质弹簧,弹簧处于自然状态,弹簧的另一端在物体B上与物体A相连。现用外力F沿斜面方向拉物体A,使物体A以加速度a沿斜面匀加速下滑,在物体A与B分离前,下列说法正确的是( )Fbb物理好资源网(原物理ok网)

A. 弹簧的弹力突然增加时,物体B的加速度立即发生变化Fbb物理好资源网(原物理ok网)

B. 弹簧的弹力突然增加时,物体B的加速度可能不变Fbb物理好资源网(原物理ok网)

C. 物体A与物体B分离时,弹簧的弹力可能为零Fbb物理好资源网(原物理ok网)

D. 物体A与物体B分离时,弹簧的弹力一定不为零Fbb物理好资源网(原物理ok网)

【分析】Fbb物理好资源网(原物理ok网)

对物体B受力分析,根据牛顿第二定律求出弹簧弹力变化时B的加速度变化情况;根据牛顿第二定律分析物体A与物体B分离时弹簧弹力的情况。Fbb物理好资源网(原物理ok网)

【解答】Fbb物理好资源网(原物理ok网)

AB.当弹簧弹力突然增加时,对B受力分析可知,B所受合力增大,加速度增大,故AB错误;Fbb物理好资源网(原物理ok网)

CD.当物体A与物体B分离时,弹簧弹力不变,故C错误,D正确。Fbb物理好资源网(原物理ok网)

故选D。Fbb物理好资源网(原物理ok网)

【例2】Fbb物理好资源网(原物理ok网)

如图所示,质量为m的小球用长为L的细绳悬挂于O点,小球在水平恒力作用下开始运动,并恰好能在竖直平面内做匀速圆周运动。若小球在最低点时细绳突然断了,取g=10m/s^{2}。求:Fbb物理好资源网(原物理ok网)

(1)小球在最低点时受到的拉力;Fbb物理好资源网(原物理ok网)

(2)小球在竖直平面内做圆周运动的最大高度;Fbb物理好资源网(原物理ok网)

(3)若小球在最低点时受到的拉力为零,则小球在竖直平面内做圆周运动的轨道半径是多少?此时小球的速度大小是多少?Fbb物理好资源网(原物理ok网)

【分析】Fbb物理好资源网(原物理ok网)

(1)小球恰好能在竖直平面内做匀速圆周运动时受力平衡;根据牛顿第二定律求出绳子的拉力;Fbb物理好资源网(原物理ok网)

(2)当绳子断了后,小球做平抛运动;根据平抛运动的规律求出小球在竖直平面内做圆周运动的最大高度;Fbb物理好资源网(原物理ok网)

(3)根据牛顿第二定律求出小球在最低点时的速度大小。Fbb物理好资源网(原物理ok网)

【解答】Fbb物理好资源网(原物理ok网)

(1)小球恰好能在竖直平面内做匀速圆周运动时受力平衡,则有:$F_{合} = 0$;根据牛顿第二定律得:$F_{合} = mg$;解得:$F = mg$;绳子的拉力为:$T = mg$;Fbb物理好资源网(原物理ok网)

(2)当绳子断了后,小球做平抛运动;根据平抛运动的规律得:$h = frac{1}{2}gt^{2}$;解得:$h = frac{L^{2}}{4g}$;Fbb物理好资源网(原物理ok网)

(3)根据牛顿第二定律得:$mg - F_{拉} = mfrac{v^{2}}{L}$;解得:$v = sqrt{gL}$;此时小球的速度大小为$sqrt{gL}$。Fbb物理好资源网(原物理ok网)

高中物理动态平衡力学例题及解析:Fbb物理好资源网(原物理ok网)

问题:一个质量为m的物体,在两个力作用下处于平衡状态,两个力的方向互相垂直,其大小分别为F1和F2,求当F1和F2同时减小到原来的1/2时,物体的加速度是多少?Fbb物理好资源网(原物理ok网)

解析:物体原来处于平衡状态,说明其受到的合力为零。当F1和F2同时减小到原来的1/2时,物体的受力仍然为零,因此物体的加速度不变。根据牛顿第二定律,物体的加速度为:Fbb物理好资源网(原物理ok网)

a = (F1 + F2) / m = (F1 / 2 + F2 / 2) / m = (F1 + F2) / 2mFbb物理好资源网(原物理ok网)

所以,当F1和F2同时减小到原来的1/2时,物体的加速度为原来的两倍。Fbb物理好资源网(原物理ok网)

例题:一个质量为m的物体,放在倾角为θ的斜面上,物体与斜面之间的摩擦系数为μ。现在给物体一个水平推力F,使物体在斜面上保持静止状态。求物体受到的摩擦力是多少?Fbb物理好资源网(原物理ok网)

解析:物体受到重力、支持力和摩擦力三个力的作用。根据力的平衡原理,这三个力的合力为零。因此,物体受到的摩擦力为:Fbb物理好资源网(原物理ok网)

f = Fsinθ - μ(mgcosθ + Fsinθ)Fbb物理好资源网(原物理ok网)

其中,F是水平推力,mg是物体质量,μ是摩擦系数。这个公式可以用来求解各种不同情况下的摩擦力大小。Fbb物理好资源网(原物理ok网)

高中物理动态平衡力学常见问题包括:Fbb物理好资源网(原物理ok网)

1. 绳、杆的拉力变化:当物体处于动态平衡状态时,绳、杆的拉力可能会随着施力物体的运动状态、受力情况的变化而变化。例如,在物体加速或减速时,绳、杆的拉力可能会增大或减小。Fbb物理好资源网(原物理ok网)

2. 摩擦力的变化:摩擦力可能会影响物体的运动状态,当物体受到的摩擦力与物体运动方向相反时,物体可能会减速直至停止。因此,在动态平衡中,需要考虑到摩擦力的影响。Fbb物理好资源网(原物理ok网)

3. 弹簧弹力变化:当弹簧的弹力发生变化时,可能会改变物体的运动状态。例如,在物体加速或减速时,弹簧的弹力可能会增大或减小。Fbb物理好资源网(原物理ok网)

以下是一些动态平衡力学相关例题和常见问题:Fbb物理好资源网(原物理ok网)

例题:一个质量为m的物体放在倾角为θ的斜面上,斜面体质量为M,斜面与物体间的动摩擦因数为μ。当斜面体沿水平方向匀速运动时,物体处于平衡状态。求斜面体沿水平方向匀速运动的速度大小v。Fbb物理好资源网(原物理ok网)

常见问题:Fbb物理好资源网(原物理ok网)

1. 当斜面体沿水平方向匀速运动时,物体受到哪些力的作用?这些力的方向如何?Fbb物理好资源网(原物理ok网)

2. 物体受到的摩擦力与物体运动方向有何关系?Fbb物理好资源网(原物理ok网)

3. 当斜面体的加速度发生变化时,物体受到的摩擦力是否会发生变化?Fbb物理好资源网(原物理ok网)

4. 如果斜面体不沿水平方向匀速运动,而是做加速或减速运动时,物体受到的摩擦力是否会发生变化?Fbb物理好资源网(原物理ok网)

5. 在动态平衡中,如何判断绳、杆的拉力是否变化?Fbb物理好资源网(原物理ok网)

通过解决这些问题,可以更好地理解动态平衡力学中的问题,并掌握解决相关问题的技巧和方法。Fbb物理好资源网(原物理ok网)

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