在水平公路上行驶的一辆汽车车厢里,从车顶用细线悬挂一小球,当汽车以加速度a=5.0m/s2做匀加速直线运动时,悬线与竖直方向成某一固定角度.若小球质量为0.5kg,则悬线拉力T的大小为多少?悬线偏离竖直方向的角度为多大?(g=10m/s2)(保留一位小数)

问题描述:

在水平公路上行驶的一辆汽车车厢里,从车顶用细线悬挂一小球,当汽车以加速度a=5.0m/s2做匀加速直线运动时,悬线与竖直方向成某一固定角度.若小球质量为0.5kg,则悬线拉力T的大小为多少?悬线偏离竖直方向的角度为多大?(g=10m/s2)(保留一位小数)

小球的随着汽车以加速度a=5.0m/s2做匀加速直线运动时,小球的合力为:
F=ma=0.5×5.0=2.5N
小球受绳子的拉力T和小球的重力mg,如图,
绳子的拉力为:T=

(mg)2+
F
2
=
(0.5×10)2+2.52
=5.6N
角度的正切值为:tanθ=
F
mg
=
2.5
0.5×10
=0.5
得:θ=arctan0.5=26.6°
答:悬线拉力T的大小为2.6N,悬线偏离竖直方向的角度为26.6°.
答案解析:先由牛顿第二定律求出小球的合力,再结合矢量三角形可解的绳子的拉力大小,通过合力和重力的比值为角度的正切值即可解得悬线偏离竖直方向的角度.
考试点:牛顿第二定律.

知识点:该题考查牛顿第二定律的应用及力的合成,解得该题的关键就是要进行正确的受力分析,做出物体的受力示意图,利用牛顿第二定律由运动情况解答其受力情况,同时要注意几何知识在物理学中的应用.