整体法和隔离法的应用 [例2]如图所示.质量为m=1 kg的物块放在倾角为θ的斜面上.斜面体质量为M=2 kg.斜面与物块间的动摩擦因数μ=0.2.地面光滑.θ=37°.现对斜面体施一水平推力F.要使物块m相对斜面静止.力F应为多大?(设物块与斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力.g取10 m/s2) [解析](1)设物块处于相对斜面向下滑的临界状态时.推力为F1.此时物块受力如图所示.取加速度a的方向为x轴正方向.对x轴方向: FNsin θ-μFNcos θ=ma1 对y轴方向: FNcos θ+μFNsin θ-mg=0 对整体:F1=(M+m)a1 把已知条件代入.解得 a1=4.78 m/s2.F1=14.3 N (2)设物块处于相对斜面有向上滑的临界状态时.推力为F2.此时物块受力如右图所示. 对x轴方向: FNsin θ+μFNcos θ=ma2 对y轴方向: FNcos θ-μFNsin θ-mg=0 对整体:F2=(M+m)a2 把已知条件代入.解得 a2=11.2 m/s2.F2=33.6 N 则力F范围:14.3 N≤F≤33.6 N [思维提升]采用极限法把F推向两个极端来分析:当F较大时.物块将相对斜面上滑,当F较小时.物块将沿斜面加速下滑.因此F不能太小.也不能太大.F的取值有一个范围.具体求解时.综合应用整体法和隔离法. [拓展2]如图所示.光滑水平面上放置质量分别为m和2m的四个木块.其中两个质量为m的木块间用一不可伸长的轻绳相连.木块间的最大静摩擦力是μmg.现用水平拉力F拉其中一个质量为2m的木块.使四个木块以同一加速度运动.则轻绳对m的最大拉力为( B ) A. μmg B. μmg C. μmg D.3μmg [解析]经过受力分析.A.B之间的静摩擦力给B.C.D组成的系统提供加速度.加速度达到最大值的临界条件为A.B间达到最大静摩擦力.即am1=μg.C.D间的静摩擦力给D提供加速度.同理D的加速度最大值为am2=μg>am1,因此.C.D系统的最大加速度为μg.而绳子拉力FT给C.D组成的系统提供加速度.最大拉力为FTm=3mam1=μmg.B选项正确. 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

(2011?海淀区一模)(1)“探究动能定理”的实验装置如图1所示,当小车在两条橡皮筋作用下弹出时,橡皮筋对小车做的功记为W0.当用4条、6条、8条…完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、第4次…实验时,橡皮筋对小车做的功记为2W0、3W0、4W0…,每次实验中由静止弹出的小车获得的最大速度可由打点计时器所打的纸带测出.

①关于该实验,下列说法正确的是
CD
CD

A.打点计时器可以用直流电源供电,电压为4~6V
B.实验中使用的若干根橡皮筋的原长可以不相等
C.每次实验中应使小车从同一位置由静止弹出
D.利用每次测出的小车最大速度vm和橡皮筋做的功W,依次做出W-vm、W-vm2、W-vm3、W2-vm、W3-vm…的图象,得出合力做功与物体速度变化的关系.
②图2给出了某次在正确操作情况下打出的纸带,从中截取了测量物体最大速度所用的一段纸带,测得O点到A、B、C、D、E各点的距离分别为OA=5.65cm,OB=7.12cm,OC=8.78cm,OD=10.40cm,OE=11.91cm,.已知相邻两点打点时间间隔为0.02s,则小车获得的最大速度vm=
0.82
0.82
m/s.
(2)有一根细长而均匀的金属管线样品,长约为60cm,电阻大约为6Ω.横截面如图3所示.
①用螺旋测微器测量金属管线的外径,示数如图4所示,金属管线的外径为
1.125
1.125
mm;
②现有如下器材
A.电流表(量程0.6A,内阻约0.1Ω)
B.电流表(量程3A,内阻约0.03Ω)
C.电压表(量程3V,内阻约3kΩ)
D.滑动变阻器(1750Ω,0.3A)
E.滑动变阻器(15Ω,3A)
F.蓄电池(6V,内阻很小)
G.开关一个,带夹子的导线若干
要进一步精确测量金属管线样品的阻值,电流表应选
A
A
,滑动变阻器应选
E
E
.(只填代号字母).
③请将图5所示的实际测量电路补充完整.
④已知金属管线样品材料的电阻率为ρ,通过多次测量得出金属管线的电阻为R,金属管线的外径为d,要想求得金属管线内形状不规则的中空部分的截面积S,在前面实验的基础上,还需要测量的物理量是
管线长度L
管线长度L
.计算中空部分截面积的表达式为S=
πd2
4
-
ρL
R
πd2
4
-
ρL
R

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(1)在“验证力的平行四边形定则”的实验中某同学的实验情况如下1所示,其中A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OB和OC为细绳,图2是在白纸上根据实验结果画出的图.
①图2中的
F
F
是力F1和F2的合力的理论值,
F′
F′
是力F1和F2的合力的实际测量值.
②下列说法正确的是
CD
CD

A.两根细绳必须等长
B.两分力F1和F2应垂直,这样便于准确算出合力
C.同一次实验应将橡皮条和细线的结点拉到相同的位置
D.本实验利用了等效替代的科学方法
(2)某同学用打点计时器测量做匀加速直线运动的物体的加速度,电源频率f=50Hz.在纸带上打出的点中,选出零点,每隔4个点取1个计数点.因保存不当,纸带被污染,如图3所示,A、B、C、D是依次排列的4个计数点,仅能读出其中3个计数点到零点的距离:sA=16.6mm、sB=126.5mm、sD=624.5mm.若无法再做实验,可由以上信息推知
①相邻两计数点的时间间隔为
0.1
0.1
s;
②打C点时物体的速度大小为
2.5
2.5
m/s(取2位有效数字);
③物体的加速度大小为
sD-3sB+2sA
75
f2
sD-3sB+2sA
75
f2
(用sA、sB、sD和f表示).
(3)某同学采用半径R=25cm的1/4圆弧轨道做平抛运动实验,其部分实验装置示意图如图43所示.实验中,通过调整使出口末端B的切线水平后,让小球从圆弧顶端的A点由静止释放.图5是小球做平抛运动的闪光照片,照片中的每个正方形小方格的边长代表的实际长度为4.85cm.已知闪光频率是10Hz.则根据上述信息可知:
①小球到达轨道最低点B的速度大小
vB=
1.94
1.94
m/s,小球在D的竖直速度大小vDy=
1.94
1.94
m/s,当地的重力加速度g=
9.7
9.7
m/s2
②小球在圆弧槽上是否受到了摩擦力:
受到
受到
(填“受到”、“未受到”、“条件不足,无法确定”).

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(1)在“验证力的平行四边形定则”的实验中某同学的实验情况如下1所示,其中A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OB和OC为细绳,图2是在白纸上根据实验结果画出的图.
①图2中的______是力F1和F2的合力的理论值,______是力F1和F2的合力的实际测量值.
②下列说法正确的是______.
A.两根细绳必须等长
B.两分力F1和F2应垂直,这样便于准确算出合力
C.同一次实验应将橡皮条和细线的结点拉到相同的位置
D.本实验利用了等效替代的科学方法
(2)某同学用打点计时器测量做匀加速直线运动的物体的加速度,电源频率f=50Hz.在纸带上打出的点中,选出零点,每隔4个点取1个计数点.因保存不当,纸带被污染,如图3所示,A、B、C、D是依次排列的4个计数点,仅能读出其中3个计数点到零点的距离:sA=16.6mm、sB=126.5mm、sD=624.5mm.若无法再做实验,可由以上信息推知
①相邻两计数点的时间间隔为______s;
②打C点时物体的速度大小为______m/s(取2位有效数字);
③物体的加速度大小为______(用sA、sB、sD和f表示).
(3)某同学采用半径R=25cm的1/4圆弧轨道做平抛运动实验,其部分实验装置示意图如图43所示.实验中,通过调整使出口末端B的切线水平后,让小球从圆弧顶端的A点由静止释放.图5是小球做平抛运动的闪光照片,照片中的每个正方形小方格的边长代表的实际长度为4.85cm.已知闪光频率是10Hz.则根据上述信息可知:
①小球到达轨道最低点B的速度大小
vB=______m/s,小球在D的竖直速度大小vDy=______m/s,当地的重力加速度g=______m/s2
②小球在圆弧槽上是否受到了摩擦力:______(填“受到”、“未受到”、“条件不足,无法确定”).

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选修3-3:

(1)判断以下说法正误,请在相应的括号内打“×”或“√”

A. 扩散现象和布朗运动的剧烈程度都与温度有关,所以扩散现象和布朗运动也叫做热运动。

B. 两个分子甲和乙相距较远(此时它们之间的作用力可以忽略),设甲固定不动,乙逐渐向甲靠近,直到不能再靠近,在整个移动过程中前阶段分子力做正功,后阶段外力克服分子力做功。

C. 晶体熔化过程中,当温度达到熔点时,吸收的热量全部用来破坏空间点阵,增加分子势能,而分子平均动能却保持不变,所以晶体有固定的熔点。非晶体没有空间点阵,熔化时不需要去破坏空间点阵,吸收的热量主要转化为分子的动能,不断吸热,温度就不断上升。

D. 根据热力学第二定律可知,凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性,在热传导中,热量只能自发地从高温物体传递给低温物体,而不能自发地从低温物体传递给高温物体。

E. 气体分子间的距离较大,除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外,气体分子几乎不受力的作用而做匀速直线运动。分子的运动杂乱无章,在某一时刻,向各个方向运动的气体分子数目不均等。

F. 一由不导热的器壁做成的容器,被不导热的隔板分成甲、乙两室。甲室中装有一定质量的温度为T的气体,乙室为真空,如下图所示。提起隔板,让甲室中的气体进入乙室,若甲室中气体的内能只与温度有关,则提起隔板后当气体重新达到平衡时,其温度仍为T。

(2)在下图所示的气缸中封闭着温度为100℃的空气,一重物用绳索经滑轮与缸中活塞相连接,重物和活塞均处于平衡状态,这时活塞离缸底的高度为10 cm,如果缸内空气变为0℃,问:

①重物是上升还是下降?

②这时重物将从原处移动多少厘米?(设活塞与气缸壁间无摩擦)

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在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中,为了提高测量的效率,现改用光电门来测量小车经过不同位置时的速度大小(光电门具有计时功能,与计算机相连后通过相关软件处理,可以直接读出物体的瞬时速度值),同学们在实验室组装了一套如图所示的装置。请回答下列有关问题:

   (1)完成该实验,没有必要测量的两个物理量是          (选填字母序号)

           A.小车(含遮光板)的质量M       B.沙和沙桶的总质量m

           C.两光电门之间的距离s             D.小车经两光电门的时间间隔t

           E.小车先后经两光电门的瞬时速度v1v2    F.垫片的厚度h

(2)实验时为了保证小车受到的拉力与沙和沙桶的总重力大小基本相等,沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是                         

(3)实验前,某同学用以下方法来平衡摩擦力:不挂小沙桶,让长木板的左端垫上垫片,轻推小车使其沿斜面滑下,并观察两光电门记录的速度是否相等,若相等,则表明已经平衡了摩擦力,你认为该同学的调整方法合理吗?答:        

(4)本实验最终要验证的数学表达式为                (用第(1)小题中你确定的测量物理量符号表示)。

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同步练习册答案