Question

如圖所示，質(zhì)量為4kg的小球用細繩拴著吊在行駛的汽車后壁上，繩與豎直方向夾角為37°．已知g=10m/s²，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：

（1）汽車勻速運動時，細線對小球的拉力和車后壁對小球的壓力．

（2）當(dāng)汽車以a₁=2m/s²向右勻減速行駛時，細線對小球的拉力和小球?qū)�車后壁的壓力�?/p>

（3）當(dāng)汽車以a₂=10m/s²向右勻減速行駛時，細線對小球的拉力和小球?qū)�車后壁的壓力�?/p>

Answer 1

考點：  牛頓第二定律；物體的彈性和彈力．

專題：  牛頓運動定律綜合專題．

分析：  （1）汽車勻速直線運動時，小球受重力、拉力和后壁的彈力平衡，根據(jù)共點力平衡求出拉力和墻壁的彈力大小，

（2）（3）根據(jù)牛頓第二定律求出后壁對球彈力恰好為零時的加速度，判斷小球是否飛起來，從而根據(jù)牛頓第二定律求出細線對小球的拉力大小和小球?qū)�車后壁的壓力大�。?/p>

解答：  解：（1）勻速運動時，小球受力分析，小球受到重力、拉力、后壁的彈力，由平衡條件得：

Tsinθ=F_N，Tcosθ=mg

代入數(shù)據(jù)得：T=50N，F(xiàn)_N=30N．

（2）當(dāng)汽車向右勻減速行駛時，設(shè)車后壁彈力為0時的加速度為a₀（臨界條件），受重力和拉力兩個力，

由牛頓第二定律得：Tsinθ=ma₀，Tcosθ=mg．

代入數(shù)據(jù)得：a₀=gtanθ=10×m/s²=7.5m/s²．

a₁=2m/s²＜7.5m/s²，向右勻減速行駛時小球受車后壁的彈力，對小球受力分析，正交分解，

豎直方向：Tcos37°=mg

水平方向：Tsin37°﹣F_N=ma₁

解得：T=50N，F(xiàn)_N=22N．

（3）因為a₂=10m/s²＞a₀，所以小球飛起來，所以小球?qū)�車后壁的壓力F_N′=0．

對細線的拉力T′==40N=56.56N

答：（1）汽車勻速運動時，小球?qū)�細線的拉力大小為50N，對車后壁的壓力為30N．

（2）當(dāng)汽車以a₁=2m/s²向右勻減速行駛時，細線對小球的拉力為50N，小球?qū)�車后壁的壓力�?2N．

（3）當(dāng)汽車以a=10m/s²向右勻減速行駛時，細線對小球的拉力大小為56.56N，小球?qū)�車后壁的壓力大小為零�?/p>

點評：  本題考查了共點力平衡以及牛頓第二定律，知道小球與小車具有相同的加速度，通過對小球分析，根據(jù)牛頓第二定律進行求解．