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分解反應速率常數

圖文 更新时间:2025-02-09 01:46:01

正交分解,有時分解力,有時分解加速度,有時兩者都分解.

【典例】如圖所示,

分解反應速率常數(分解力和分解加速度)1

電梯與水平面間的夾角為θ=30°,當電梯向上加速運動時,求人與梯面間的彈力和摩擦力.

這是一道經典分解加速度例題『分解力求解』

分解反應速率常數(分解力和分解加速度)2

【加速度由合力産生】物體做直線運動,沿運動方向建立直角坐标系,垂直運動方向合力一定為零.

FNsinθ fcosθ-mgsinθ=ma ①

FNcosθ=mgcosθ fsinθ ②

①×cosθ得:

FNsinθcosθ fcos²θ-mgsinθcosθ=macosθ ③

②×sinθ得:

FNcosθsinθ=

mgcosθsinθ fsin²θ ④

③-④得:

fcos²θ=macosθ-fsin²θ

得:f=macosθ,

FN=mg masinθ.

用分解力的方法求解略顯繁瑣

『分解加速度求解』

分解反應速率常數(分解力和分解加速度)3

【力的獨立性原理】x方向上的加速度由x方向上的力産生,y方向上的加速度由y方向上的力産生.

f=macosθ,

FN=mg masinθ

快捷得到答案.

力和加速度都是矢量,既可以合成,也可以分解.

是分解力還是分解加速度,效果都是一樣的.

以簡便為原則,少分解為目的,也可以分解力的同時又分解加速度,想分就分,随心所欲.

坐标系的建立是任意的.

例題:如圖所示,

分解反應速率常數(分解力和分解加速度)4

在箱内固定一傾角為θ的光滑斜面,用平行于斜面的細線拴住一木塊,木塊質量為m,當:

(1)箱以加速度a勻加速上升時;

(2)箱以加速度a勻加速向左時;

分别求線對木塊的拉力F₁和斜面對箱的壓力F₂.

(1)a向上時,由于箱受的合外力豎直向上,重力豎直向下,所以F₁、F₂的合力F必然豎直向上.可先求F,再由F₁=F sinθ和F₂=Fcosθ求解,得到:F₁=m(g+a)sinθ,

F₂= m(g a)cosθ.

顯然這種方法比正交分解法簡單.

(2)a向左時,箱受的三個力都不和加速度在一條直線上,必須用正交分解法.可選擇沿斜面方向和垂直于斜面方向把力進行正交分解,(同時也正交分解a),

分解反應速率常數(分解力和分解加速度)5

然後分别沿x、y軸列方程求出F₁、F₂:

F₁=m(gsinθ-acosθ),

F₂=m(gcosθ asinθ).

經比較可知,這樣正交分解比按照水平、豎直方向正交分解列方程和解方程都簡單.

還應該注意到F₁的表達式F₁=m(gsinθ一acosθ)顯示其有可能得負值,這意味着繩對木塊的力是推力,這是不可能的.可見這裡又有一個臨界值的問題:當向左的加速度a≤gtanθ時F₁=m(gsinθ一acosθ)沿繩向斜上方;當a>gtanθ時木塊和斜面不再保持相對靜止,而是相對于斜面向上滑動,繩子松弛,拉力為零.

例題:某種自動扶梯,無人乘行時運轉很慢,當有人站上去後會先慢慢加速。如圖所示,

分解反應速率常數(分解力和分解加速度)6

有一質量為m的顧客乘這種扶梯下樓。在電梯以加速度a向下運行的過程中,求她所受支持力和摩擦力.

例題:如圖,

分解反應速率常數(分解力和分解加速度)7

載貨車廂通過懸臂固定在纜繩上,纜繩與水平方向夾角為θ,當纜繩帶動車廂以加速度a勻加速向上運動時,貨物在車廂中與車廂相對靜止,則貨物與車廂的滑動摩擦系數至少為___(假設滑動摩擦力等于最大靜摩擦力,重力加速度為g)

例題:如圖所示,

分解反應速率常數(分解力和分解加速度)8

質量M=10kg的木楔ABC靜止于粗糙的水平面上,動摩擦因數μ=0.02.在木楔的傾角為θ=30°的斜面上,有一質量m=1.0kg的木塊從靜止開始沿斜面下滑,當滑行路程s=1.4m時,其速度v=1.4m/s,在這過程中木楔沒有動,求地面對木楔的摩擦力的大小和方向(重力加速度取10m/s²).

例題:如圖所示,

分解反應速率常數(分解力和分解加速度)9

質量為m₁的物體A沿傾角B為的直角斜面下滑,質量為m₂的物體B上升,滑輪與繩的質量和一切摩擦均不計,求A在下滑過程中斜面作用于地面凸出部分的水平壓力?

例題:如圖所示,

分解反應速率常數(分解力和分解加速度)10

水平面上放置質量為M的三角形斜劈,斜劈頂端安裝光滑的定滑輪,細繩跨過定滑輪分别連接質量為m₁和m₂的物塊.m₁在斜面上運動,三角形斜劈保持靜止狀态.下列說法中正确的是()

A.若m₂向下運動,則斜劈受到水平面向左摩擦力

B.若m₁沿斜面向下加速運動,則斜劈受到水平面向右的摩擦力

C.若m₁沿斜面向下運動,則斜劈受到水平面的支持力大于(m₁+m₂+M)g

D.若m₂向上運動,則輕繩的拉力一定大于m₂g

例題:如圖所示,

分解反應速率常數(分解力和分解加速度)11

在托盤測力計的托盤内固定一個傾角為30°的光滑斜面,現将一個重4N的物體放在斜面上,讓它自由滑下,那麼測力計因4N物體的存在,而增加的讀數是___.

例題:如圖所示,

分解反應速率常數(分解力和分解加速度)12

細線的一端系一質量為m的小球,另一端固定在傾角為θ的光滑斜面體頂端,細線與斜面平行.在斜面體以加速度a水平向右做勻加速直線運動的過程中,小球始終靜止在斜面上,小球受到細線的拉力T和斜面的支持力FN分别為___(重力加速度為g)

例題:如圖所示,

分解反應速率常數(分解力和分解加速度)13

在粗糙水平闆上放一個物體,使水平闆和物體一起在豎直平面内沿逆時針方向做勻速圓周運動,ab為水平直徑,cd為豎直直徑,在運動過程中木闆始終保持水平,物體相對木闆始終靜止,則()

A.物體始終受到三個力作用

B.隻有在a、b、c、d四點,物體受到的合外力才指向圓心

C.從a到b,物體所受的摩擦力先減小後增大

D.從b到a,物體處于失重狀态

例題:小明到黃山旅遊,乘觀光車看西海大峽谷.如圖所示,

分解反應速率常數(分解力和分解加速度)14

假設該纜車沿着某段坡度為30°的滑道以加速度a=1m/s²保持豎直狀态上行,在纜車中與滑道平行的斜面上放一個相對斜面靜止的質量為m=1kg的物塊,取g=10m/s²,則()

A.物塊受到的摩擦力方向平行斜面向下

B.物塊受到的摩擦力大小為6N

C.物塊受到的摩擦力大小為1N

D.物塊受到斜面的彈力大小為5N

例題:一物體放置在傾角為θ的斜面上,斜面固定于加速上升的電梯中,加速度為a,如圖所示。

分解反應速率常數(分解力和分解加速度)15

在物體始終相對于斜面靜止的條件下,下列說法中正确的是()

A.當θ一定時,a越大,斜面對物體的支持力越小

B.當θ一定時,a越大,斜面對物體的摩擦力越大

C.當a一定時,θ越大,斜面對物體的支持力越小

D.當a一定時,θ越大,斜面對物體的摩擦力越小

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