Question

运用知识解决问题：
（1）发生交通事故的一个重要原因是遇到意外情况时，汽车不能立即停止．
①其中的原因是汽车行驶过程中遇到意外情况刹车，但汽车由于具有

 

还要保持原来的

 

状态．
②在方框内（图1）画出汽车在水平路面匀速行驶过程中的受力示意图．
（2）在图2中标出通电螺线管A端和永磁体B端的磁极极性和磁感线的方向．
（3）给你一块边长为a的正方体泡沫（密度比金属块的密度小很多）、一把刻度尺，适量的水．请设计一个能测量金属块质量大小的装置．
①将装置画在方框内（图3）．
②简要说明测量的原理，写出最后显示金属块质量大小的表达式．

Answer 1

分析：（1）①任何物体都有保持原来运动状态的性质叫惯性，一切物体都具有惯性，据此分析回答．
②对汽车进行受力分析，然后从力的作用点，沿力的作用线作出力的示意图．
（2）已知电源的正负极，则由右手螺旋定则可知通电螺线管的磁极，根据磁感线的特点可知出永磁体的磁极及磁感线的方向．
（3）由密度比金属块小很多，可知把金属块放在正方体泡沫上处于漂浮状态 利用G=ρgV来算．

解答：解：（1）①汽车行驶过程中遇到意外情况刹车，但汽车由于具有惯性还要保持原来的运动状态，所以汽车不能立即停止．
②在水平路面上匀速行驶的汽车，处于平衡状态，受平衡力作用；
在竖直方向上受：向下的重力G与向上的支持力FN作用，它们是一对平衡力，F_N=G；
在水平方向上受：向前的牵引力F与相互的阻力f作用，它们是一对平衡力，f=F；
从力的作用点：汽车的重心沿力的方向作出各力的示意图，如图所示．
（2）电源左侧为正极，则电流由左侧流入螺线管，则由右手螺旋定则可知，通电螺线管右侧为N极，左侧为S极；
因外部磁感线总是由N极指向S极，则通电螺线管及永磁体间一定为异名磁极相对；故永磁体左侧为S极，右侧为N极；磁感线由通电螺线管指向永磁体；
（3）①见下图：
②将金属块放在泡沫上使它们能够漂浮在水面上，量出泡沫在水中的深度为h
由F_浮=G_排=ρ_水gV_排=ρ_水ga²h
又∵漂浮F_浮=G_总=G_泡+G_金≈G_金=m_金g
∴m_金g=ρ_水ga²h，
∴m_金=ρ_水a²h．
故答案为：（1）①惯性；运动；
②如图

（2）故答案如图：

（3）①装置如图．

②将金属块放在泡沫上使它们能够漂浮在水面上，量出泡沫在水中的深度为h
由F_浮=G_排=ρ_水gV_排=ρ_水ga²h
又∵漂浮F_浮=G_总=G_泡+G_金≈G_金=m_金g
∴m_金g=ρ_水ga²h，
∴m_金=ρ_水a²h．

点评：本题考查惯性，力的示意图，右手螺旋定则及磁感线的特点，控制变量法与探究性实验方案，其中（3）小题有一定的拔高难度，属于难题．