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AP物理C:力学:摩擦力和法向力

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例子问题

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例子问题1:摩擦力和法向力

当法向力等于__________．

可能的答案:

物体的质量

一个负值

重力:由重力引起的力

零

正确答案:

零

解释：

“失重”类似于自由落体(忽略空气阻力)，在自由落体过程中，物体受到的唯一力是重力。当法向力变为零时，物体与表面失去物理接触。

当法向力等于重力时，物体处于平衡状态，垂直力为零。这将导致零加速度，但不会导致“失重”。质量不是力，负的力值仅仅表示相对方向(假设计算正确)

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例子问题1:摩擦力和法向力

一个人用手向墙直接施加20N的力，将1公斤重的书托在垂直的墙上。墙体静摩擦系数为0.3，动摩擦系数为0.2。当书静止不动时，阻止书从墙上滑下来的摩擦力是多少?

可能的答案:

39.2N

58.8N

正确答案:

解释：

摩擦力是用法向力和摩擦系数来计算的。因为书是静止的(不是运动的)，我们用静摩擦系数。

$F_f=\mu_sF_N$

法向力与直接推入表面的力相等且相反;在这种情况下，这意味着法向力是20N。

求解摩擦力:

F_f=(0.3)(20N)=6N

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问题71:美联社物理C

$\begin{align*}&\text{A block of mass }190kg\text{ rests on an incline of }33^{\circ}\\&\text{It is also partially supported by a rope with a tension of }559.17N\\&\text{What is the normal force acting on the block from the surface?}\\&g=9.81\frac{m}{s^2}\end{align*}$

可能的答案:

1563.2N

1094.24N

1015.15N

710.61N

正确答案:

1094.24N

解释：

Normalwrope

$\begin{align*}&\text{To solve a problem of force balance, a good idea is to draw}\\&\text{it out. Since the block is at rest, i.e. stationary, the sum}\\&\text{of forces acting on it must be equal to zero. The forces acting}\\&\text{on it are gravity (in the form of the mass times the gravitational}\\&\text{constant), the force of the rope supporting it, a normal force,}\\&\text{and since it’s on an incline, a frictional force to balance}\\&\text{it all out. Notice that the tension in the rope mitigates some}\\&\text{of the gravitational force (as illustrated in the upper left}\\&\text{corner) to lessen what is applied to the slope:}\\&F_{mass}=m*g\\&F_{normal}=(F_{mass}-F_{rope})*cos(a)\\&F_{friction}=(F_{mass}-F_{rope})*sin(a)\\&F_{normal}=(190kg(9.81\frac{m}{s^2})-559.17N)(cos(33^{\circ}))\\&F_{normal}=1094.24N\end{align*}$

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问题71:美联社物理C

$\begin{align*}&\text{A block of mass }233kg\text{ rests on an incline of }81^{\circ}\\&\text{What is the normal force acting on the block from the surface?}\\&g=9.81\frac{m}{s^2}\end{align*}$

可能的答案:

230.13N

2285.73N

357.57N

2257.59N

正确答案:

357.57N

解释：

正常的

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例子问题81:美联社物理C

$\begin{align*}&\text{A block of mass }187kg\text{ rests on an incline of }83^{\circ}\\&\text{What is the normal force acting on the block from the surface?}\\&g=9.81\frac{m}{s^2}\end{align*}$

可能的答案:

1834.47N

1820.8N

185.61N

223.57N

正确答案:

223.57N

解释：

正常的

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例子问题2:摩擦力和法向力

$\begin{align*}&\text{A block of mass }267kg\text{ rests on an incline of }49^{\circ}\\&\text{What is the normal force acting on the block from the surface?}\\&g=9.81\frac{m}{s^2}\end{align*}$

可能的答案:

1718.4N

2619.27N

201.51N

1976.79N

正确答案:

1718.4N

解释：

正常的

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例子问题1:部队

$\begin{align*}&\text{A block of mass }112kg\text{ rests on an incline of }18^{\circ}\\&\text{It is also partially supported by a rope.}\\&\text{The normal force acting on the block is }417.98N\\&\text{What is the tension felt in the rope?}\\&g=9.81\frac{m}{s^2}\end{align*}$

可能的答案:

659.23N

1098.72N

339.52N

1044.94N

正确答案:

659.23N

解释：

Normalwrope

$\begin{align*}&\text{To solve a problem of force balance, a good idea is to draw}\\&\text{it out. Since the block is at rest, i.e. stationary, the sum}\\&\text{of forces acting on it must be equal to zero. The forces acting}\\&\text{on it are gravity (in the form of the mass times the gravitational}\\&\text{constant), the force of the rope supporting it, a normal force,}\\&\text{and since it’s on an incline, a frictional force to balance}\\&\text{it all out. Notice that the tension in the rope mitigates some}\\&\text{of the gravitational force (as illustrated in the upper left}\\&\text{corner) to lessen what is applied to the slope:}\\&F_{mass}=m*g\\&F_{normal}=(F_{mass}-F_{rope})*cos(a)\\&F_{rope}=F_{mass}-\frac{F_{normal}}{cos(a)}\\&F_{rope}=1098.72N-\frac{417.98N}{cos(18^{\circ})}\\&F_{rope}=659.23N\end{align*}$

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例子问题1:部队

一个 $\small 3500kg$ 卡车的速度 $\smlal 25\frac{m}{s}$ 突然刹车并打滑停下来。如果轮胎和路面之间的动力摩擦系数是 $\small 0.4$ ，卡车在停车前能滑多远?

可能的答案:

52m

80m

24m

正确答案:

80m

解释：

例子问题1:部队

对一个14公斤重的箱子施加40牛的力使它向右移动。如果盒子和地板之间的摩擦系数是0.2，盒子的加速度是多少?

可能的答案:

$0\frac{m}{s^2}$

$0.2\frac{m}{s^2}$

$2.0\frac{m}{s^2}$

$3.4\frac{m}{s^2}$

$0.9\frac{m}{s^2}$

正确答案:

$0.9\frac{m}{s^2}$

解释：

作用在箱体上的两个水平力分别为向右40N的施加力和摩擦力( $\mu_kF_N$ )到左边。所以水平方向的合力如下式所示。

$40N-\mu_kF_N=ma$

F_N=mg 是法向力。求解加速度a，我们得到下面的方程。

$a=\frac{40N-\mu_kF_N}{m}$

从问题中我们知道了以下内容。

m=14kg

$g=9.8\frac{m}{s^2}$

$\mu_k=0.2$

$F_N=mg=(14kg)(9.8\frac{m}{s^2})=137.2N$

因此，加速度为

$a=\frac{40N-(0.2)(137.2N)}{14kg}$

$a=0.9\frac{m}{s^2}$

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例子问题1:部队

一个 $\small 15kg$ 板条箱在水平地板上以恒定的速度被拉 $\small 3\frac{m}{s}$ ．板条箱与地板之间的动摩擦系数为 $\small 0.20$ ．如果拉板条箱的绳子倾斜 $\small 45^o$ 在水平面上，要保持恒定的速度，必须施加什么力?

可能的答案:

35N

52N

62N

48N

83N

正确答案:

35N

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