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2.4.2 向量在物理中的應用
一、基礎過關
1. 一質(zhì)點受到平面上的三個力F1,F(xiàn)2,F(xiàn)3(單位:牛頓)的作用而處于平衡狀態(tài),已知F1,F(xiàn)2成90角,且F1,F(xiàn)2的大小分別為2和4,則F3的大小為 ( )
A.6 N B.2 N C.2 N D.2 N
2. 用力F推動一物體水平運動s m,設F與水平面的夾角為θ,則對物體所做的功為( )
A.|F|s B.Fcos θs
C.Fsin θs D.|F|cos θs
3. 兩個大小相等的共點力F1,F(xiàn)2,當它們夾角為
2、90時,合力大小為20 N,則當它們的夾角為120時,合力大小為 ( )
A.40 N B.10 N
C.20 N D.10 N
4. 共點力F1=(lg 2,lg 2),F(xiàn)2=(lg 5,lg 2)作用在物體M上,產(chǎn)生位移s=(2lg 5,1),則共點力對物體做的功W為 ( )
A.lg 2 B.lg 5 C.1 D.2
5. 已知作用在點A的三個力f1=(3,4),f2=(2,-5),f3=(3,1)且A(1,1),則合力f=f1+f2+f3的終點坐標為
3、 ( )
A.(9,1) B.(1,9) C.(9,0) D.(0,9)
6. 質(zhì)點P在平面上作勻速直線運動,速度向量ν=(4,-3)(即點P的運動方向與ν相同,且每秒移動的距離為|ν|個單位).設開始時點P的坐標為(-10,10),則5秒后點P的坐標為 ( )
A.(-2,4) B.(-30,25)
C.(10,-5) D.(5,-10)
7. 若=(2,2),=(-2,3)分別表示F1,F(xiàn)2,則|F1+F2|為________.
8. 一個重20 N的物體從傾斜角為θ,斜面長1
4、m的光滑斜面頂端下滑到底端,若重力做的功是10 J,則θ=________.
二、能力提升
9. 如圖所示,小船被繩索拉向岸邊,船在水中運動時設水的阻力大
小不變,那么小船勻速靠岸過程中,下列說法中正確的是________(寫出正確的所有序號).
①繩子的拉力不斷增大;②繩子的拉力不斷變??;③船的浮力不斷變??;④船的浮力保持不變.
10.在水流速度為4千米/小時的河流中,有一艘船沿與水流垂直的方向以8千米/小時的速度航行,求船實際航行的速度的大小.
11.如圖所示,兩根繩子把重1 kg的物體W吊在水平桿子AB上,∠ACW
=150,∠BCW=120,求A和B處所受力的大小
5、(繩子的重量忽略不計,g=10 N/kg).
12.質(zhì)量m=2.0 kg的木塊,在平行于斜面向上的拉力F=10 N的作用下,沿傾斜角θ=30的光滑斜面向上滑行|s|=2.0 m的距離.
(1)分別求物體所受各力對物體所做的功;
(2)在這個過程中,物體所受各力對物體做功的代數(shù)和是多少?
三、探究與拓展
13.已知e1=(1,0),e2=(0,1),今有動點P從P0(-1,2)開始,沿著與向量e1+e2相同的方向做勻速直線運動,速度大小為|e1+e2|;另一動點Q從Q0(-2,-1)開始,沿著與向量3e1+2e2相同的方向做勻速直線運動,速度大小為|3e1+2e2|,設
6、P、Q在t=0 s時分別在P0、Q0處,問當⊥時所需的時間t為多少?
答案
1.C 2.D 3.B 4.D 5.A 6.C 7.5 8.30 9.①③ 10.4千米/小時
11.解 設A、B處所受的力分別為f1、f2,
10 N的重力用f表示,則f1+f2=f,以重力的作用點C為f1、f2、f的始點,作右圖,使=f1,=f2,=f,則∠ECG=180-150=30,∠FCG=180-120=60.
∴||=||cos 30=10=5.
||=||cos 60=10=5.
∴在A處受力為5 N,在B處受力為5 N.
12.解 (1)木塊受三個力的作用,重力G,拉力F和支持力F
7、N,如圖
所示.拉力F與位移s方向相同,所以拉力對木塊所做的功為:
WF=Fs=|F||s|cos 0=20(J).
支持力FN與位移方向垂直,不做功,所以
WN=FNs=0.
重力G對物體所做的功為:
WG=Gs=|G||s|cos(90+θ)=-19.6(J).
(2)物體所受各力對物體做功的代數(shù)和為:
W=WF+WN+WG=0.4(J).
13.解 e1+e2=(1,1),|e1+e2|=,其單位向量為(,);3e1+2e2=(3,2),|3e1+2e2|=,其單位向量為(,),如圖.
依題意,||=t,||=t,
∴=||(,)=(t,t),
=||(,)=(3t,2t),
由P0(-1,2),Q0(-2,-1),
得P(t-1,t+2),Q(3t-2,2t-1),
∴=(-1,-3),=(2t-1,t-3),
∵⊥,∴=0,
即2t-1+3t-9=0,解得t=2.
∴當⊥時所需的時間為2 s.
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