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如图1所示,一轻绳跨过一固定的滑轮,两端各连接质量分别为m1和m2的物体.为不失一般性,设m1<m2.放手后m2将加速下降,m1加速上升,加速度大小均为a.注意此时轻绳也将做变速运动,为判断绳中张力大小是否处处相等,如图1中所示可以隔离质量为Δm的一小段绳子加以研究,其受力分析如图2所示,Δmg为绳子本身所受的重力,F1、F2分别为上、下绳子的拉力.由牛顿第二定律有Δmg+F2-F1=Δma.由于整段绳为轻绳即质量可以忽略不计,故Δm趋近于零,而加速度a为有限值,因此F2=F1,即不论轻绳是否平衡均满足张力大小处处相等.
力学问题的研究对象中有很多所谓的轻小物体,其特点之一就是可以忽略质量,同时也可以忽略重力.从上面的分析知可同样对其作受力分析,利用牛顿运动定律求解有关问题.
例2 如图3所示,一小球在纸面内来回摆动.当轻绳OA与OB拉力相等时,摆线OC与竖直面夹角θ为( )
A.15° B.30° C.45° D.60°
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如图1所示,在光滑水平桌面上,有两根弯成直角的相同金属棒,它们的一端均可绕固定转动轴O自由转动,另一端b互相接触,组成一个正方形线框,正方形每边长度均为l.匀强磁场的方向垂直桌面向下.当线框中通以图示方向的电流I时,两金属棒在b点的相互作用力为F,则此时磁感应强度的大小为______________ (不计电流产生的磁场).
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如图2所示,气缸内盛有一定量的理想气体,气缸壁是导热的,缸外环境保持恒温,活塞与气缸壁的接触是光滑的,但不漏气,现将活塞杆与外界连接使其缓慢地向右移动,这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功,若已知理想气体的内能只与温度有关,则下列说法正确的是( )
A.气体是从单一热源吸热,全部用来对外做功,所以此过程违反热力学第二定律
B.气体是从单一热源吸热,但并未全部用来对外做功,所以此过程不违反热力学第二定律
C.气体是从单一热源吸热,全部用来对外做功,但此恒温过程不违反热力学第二定律
D.A、B、C三种说法都不对
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如图3所示,在粗糙、绝缘且足够大的水平面上固定着一个带负电荷的点电荷Q.将一个质量为m、带电量为q的小金属块(金属块可以看成为质点)放在水平面上并由静止释放,金属块将在水平面上沿远离Q的方向开始运动.则在金属块运动的整个过程中( )
A.电场力对金属块做的功等于金属块增加的机械能
B.金属块的电势能先减小后增大
C.金属块的加速度一直减小
D.电场对金属块所做的功一定等于摩擦产生的热
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描绘电场中的等势线的实验装置如图4所示,如果以a、b两个电极的连线为x轴,以a、b连线中的中垂线为y轴,并将一个探针固定置于y轴上的某一点,合上开关S,而将另一探针由b电极处沿x轴正方向移到a电极的过程中,灵敏电流表G的指针与零刻度夹角的变化情况是( )
A.逐渐增大 B.逐渐减小
C.先变大后变小 D.先变小后变大
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如图5所示,两条曲线中一条是电场线,另一条中带电粒子的运动轨迹,其速度为v,加速度为a,有以下四种说法:①bc是电场线,de是轨迹线;②bc是轨迹线,de是电场线;③此时P粒子正在做加速运动;④此时P粒子正在做减速运动.其中正确的是( )
A.①② B.②③ C.①④ D.②④
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图6中图线①表示某电池组的输出电压与电流的关系,图线②表示其输出功率与电流的关系.该电池组的内阻为______Ω.当电池组的输出功率为120W时,电池组的输出电压是_______V.
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在许多精密的仪器中,如果需要较精确地调节某一电阻两端的电压,常常采用如图6所示的电路.通过两只滑动变阻器R1和R2对一阻值为500Ω左右的电阻R0两端电压进行粗调和微调.已知两个滑动变阻器的最大阻值分别为200Ω和10Ω.关于滑动变阻器R1、R2的连接关系和各自所起的作用,下列说法正确的是( )
A.取R1=200Ω,R2=10Ω,调节R2起粗调作用
B.取R1=10Ω,R2=200Ω,调节R2起微调作用
C.取R1=200Ω,R2=10Ω,调节R2起微调作用
D.取R1=10Ω,R2=200Ω,调节R2起粗调作用
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