【題目】如圖所示,停放在水平冰面上的冰車由質(zhì)量為M,傾角為θ的斜面體改裝而成,在斜面上輕放一質(zhì)量為m的物塊,不計物塊與斜面、冰車與冰面之間的摩擦。
(1)釋放物塊后,在物塊沿斜面向下運動的同時,冰車也在水平冰面上運動。請畫出冰車受力的示意圖,并根據(jù)示意圖說明冰車由靜止變?yōu)檫\動的原因(作圖時冰車可視為質(zhì)點)。
(2)若冰面上的人在車后方用水平方向的力推車,請分析下列兩種可能情況:
a. 當(dāng)力的大小為F1時,物塊在斜面上滑動的同時冰車在冰面上保持靜止,求F1和物塊加速度的大小a1;
b. 當(dāng)力的大小為F2時,物塊和斜面保持相對靜止一起加速運動,求F2和物塊加速度的大小a2。
(3)第(1)問和第(2)問a所述的兩種情況下,小物塊對斜面壓力的大小不同,分別記為FN1和 FN2,請對FN1和 FN2的大小關(guān)系作出猜想,并說明做出該種猜想的理由。
【答案】(1) 將FN沿水平方向和豎直方向正交分解,可知豎直方向合力為零,水平方向合力不為零,因此冰車在水平方向合力作用下由靜止變?yōu)檫\動,且在物塊滑離斜面前沿水平冰面做加速運動。
(2)a:a1=gsinθ; F1= mgcosθsinθ b. a2= gtanθ; F2=(m+M)gtanθ
(3)正確的猜想:FN1 <FN2
【解析】
(1)對冰車受力分析,冰車水平方向合力不為零,所以沿水平方向做加速運動;
(2)冰車靜止,水平方向合力為零,根據(jù)平衡條件列方程可求F1。分析物塊的受力,根據(jù)牛頓第二定律可求小物塊的加速度;當(dāng)冰車與小物塊相對靜止時,隔離小物塊可求加速度,再根據(jù)整體運用牛頓第二定律,可求F2的大小;
(3)物塊加速度不沿斜面方向,將加速度a沿垂直斜面和沿斜面兩方向正交分解,根據(jù)牛頓第二定律可分析重力垂直斜面的分力與支持力的關(guān)系,即可比較兩種情況支持力的大小。
(1)冰車的受力示意圖如答圖1所示;
將FN沿水平方向和豎直方向正交分解,可知豎直方向合力為零,水平方向合力不為零,因此冰車在水平方向合力作用下由靜止變?yōu)檫\動,且在物塊滑離斜面前沿水平冰面做加速運動。
(2)a. 冰面上的人在車后方推車時車的受力情況如答圖2所示,物塊的受力情況如答圖3所示
由于冰車保持靜止,水平方向受力平衡,有:F1=FNsinθ
對物塊應(yīng)用牛頓第二定律,有:FN=mgcosθ;mgsinθ=ma1
解得:a1=gsinθ; F1= mgcosθsinθ
b. 當(dāng)物塊和斜面保持相對靜止一起加速運動時,它們的加速度a2必然沿水平方向,物塊的受力示意圖如答圖4所示
對物塊應(yīng)用牛頓第二定律,有:mgtanθ= ma2
對物塊和冰車的整體應(yīng)用牛頓第二定律,有:F2=(m+M)a2
解得:a2= gtanθ; F2=(m+M)gtanθ
(3)正確的猜想:FN1 <FN2;
理由:第(1)問所述情況中物塊沿斜面下滑的同時,斜面體沿水平冰面后退,在一小段時間內(nèi)物塊發(fā)生的位移x(以地面為參考系)如答圖5所示,物塊加速度a的方向與位移x的方向一致。將加速度a沿垂直斜面和沿斜面兩方向正交分解,可知,a有垂直斜面向下的分量,結(jié)合答圖3中的受力分析,可知FN1<mgcosθ;而第(2)問a所述情況中FN2=mgcosθ,因此,F(xiàn)N1 <FN2。
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【題目】如圖所示,圖線甲和圖線乙為兩分子之間的引力以及斥力隨兩分子之間距離的變化規(guī)律圖線,且兩圖線有一交點,假設(shè)分子間的平衡距離為r0。則下列說法正確的是________。(填正確答案標(biāo)號,選對1個得2分,選對2個得4分,選對3個得5分。每選錯一個扣3分,最低得分為0分)
A.圖線甲為分子引力隨分子間距離變化的圖線
B.圖線乙為分子引力隨分子間距離變化的圖線
C.兩圖線的交點對應(yīng)的橫坐標(biāo)約為r0
D.如果兩分子之間的距離增大,則分子間的斥力比引力減小得慢
E.如果兩分子之間的距離小于交點的橫坐標(biāo)時,分子力為斥力
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【題目】如圖所示,以為圓心的圓周上有六個等分點a、b、c、d、e、f。等量正、負點電荷分別放置在a、d兩處時,在圓心O處產(chǎn)生的電場強度大小為E。現(xiàn)改變a處點電荷的位置,使O點的電場強度改變,下列敘述正確的是( )
A. 移至b處,O處的電場強度大小減半,方向沿od
B. 移至c處,O處的電場強度大小不變,方向沿oe
C. 移至f處,O處的電場強度大小不變,方向沿oe
D. 移至e處,O處的電場強度大小減半,方向沿oc
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【題目】某實驗小組要做“探究小車所受外力與加速度關(guān)系”的實驗,采用的實驗裝置如圖1所示。
(1)本實驗中____________(填“需要”或“不需要”)平衡摩擦力,___________(填“需要”或“不需要”)鉤碼的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量。
(2)該同學(xué)在研究小車運動時打出了一條紙帶,如圖2所示,在紙帶上,連續(xù)5個點為一個計數(shù)點,相鄰兩個計數(shù)點之間的距離依次為,,,,,,打點計時器的頻率f=50Hz,則打紙帶上第5個計數(shù)點時小車的速度為________m/s,整個過程中小車的平均加速度為___________m/s2.(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)
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【題目】在一個廣闊的區(qū)域里有勻強電場,場強大小始終恒定,但方向可以變化,第一秒內(nèi)的電場線如圖所示,θ=370,1秒后電場方向變?yōu)樨Q直向上,有一個帶電質(zhì)點在零時刻從A處以一定的初速度水平射出,恰好沿x軸做勻減速運動,1s末到達原點O,若AO=3.75m,g=10m/s2,求2s末該帶電質(zhì)點所處位置的坐標(biāo)。
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【題目】質(zhì)點做直線運動的位移x與時間t的關(guān)系為x=8t2+4t (各物理量均采用國際單位制單位),則該質(zhì)點( )
A. 第3s內(nèi)的位移大小是44m B. 前2s內(nèi)的平均速度是16m/s
C. 任意相鄰1s內(nèi)的位移差都是12m D. 任意1s內(nèi)的速度增量都是8m/s
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【題目】用圖示裝置可以檢測霍爾效應(yīng)。利用電磁鐵產(chǎn)生磁場,電流表檢測輸入霍爾元件的電流,電壓表檢測元件輸出的電壓。已知圖中的霍爾元件是半導(dǎo)體,與金屬導(dǎo)體不同,它內(nèi)部形成電流的“載流子”是空穴,空穴可視為能自由移動的帶正電的粒子。圖中的1、2、3、4是霍爾元件上的四個接線端。當(dāng)開關(guān)S1、S2閉合后,電流表A和電流表B、C都有明顯示數(shù),下列說法中正確的是
A. 電表B為電壓表,電表C為電流表
B. 接線端4的電勢低于接線端2的電勢
C. 若調(diào)整電路,使通過電磁鐵和霍爾元件的電流與原電流方向相反,但大小不變,則電壓表的示數(shù)將保持不變
D. 若增大R1、增大R2,則電壓表示數(shù)增大
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【題目】如圖所示,在點電荷+Q電場中的一條電場線上取a、b兩點,oa=ob當(dāng)在a處放一電量q=1.5×10- 8c帶正電的檢驗電荷時,受到的電場力為F=3×10- 6 N.設(shè)無窮遠處的電勢為零, a=10V, b=2V . 電子的電量為-1.6×10-19C.
(1)求b處的電場強度的大小、方向.
(2)若在b處放一個電子,它受到的電場力多大?方向怎樣?
(3) 將該電荷q 由a點移到b點,電場力做功是多少?若將電量q從a點移到無窮遠處,則電場力做功又為多少?
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【題目】如圖所示,面積大小為S的矩形線圈abcd,放在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,線圈可以繞O1O2轉(zhuǎn)動.下列說法中正確的是( )
A. 當(dāng)線圈在圖示位置時,穿過線圈的磁通量大小Φ=BS
B. 當(dāng)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90°時,穿過線圈的磁通量大小Φ=0
C. 當(dāng)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過180°的過程中,穿過線圈的磁通量的變化量大小ΔΦ=0
D. 當(dāng)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過360°的過程中,穿過線圈的磁通量的變化量大小ΔΦ=BS
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