21．风洞实验室中可以产生水平方向的.大小可调节的风力.现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室.小球孔径略大于细杆直径. (1)当杆在水平方向上固定时.调节风力的大小.使小球在杆上作匀速运动.这时小球所受的风力为小球所受重力的0.5倍.求小球与杆间的滑动摩擦因数. (2)保持小球所受风力不变.使杆与水平方向间夹角为37°并固定.则小球从静止出发在细杆上滑下距离S所需时间为多少?(sin37°=0.6.cos37°=0.8) 答案:(1)设小球所受的风力为F.小球质量为 (2)设杆对小球的支持力为N.摩擦力为 沿杆方向 垂直于杆方向 可解得 20．如图A所示.一质量为m的物体系于长度分别为l1.l2的两根细线上.11的一端悬挂在天花板上.与竖直方向夹角为θ.l2水平拉直.物体处于平衡状态.现将l2线剪断.求剪断瞬时物体的加速度. (1)下面是某同学对该题的一种解法: 解:设l1线上拉力为T1.l2线上拉力为T2.重力为mg.物体在三力作用下保持平衡T1cosθ=mg.T1sinθ=T2.T2=mgtgθ.剪断线的瞬间.T2突然消失.物体即在T2反方向获得加速度. 因为mgtgθ=ma.所以加速度a=gtgθ.方向在T2反方向. 你认为这个结果正确吗?请对该解法作出评价并说明理由. (2)若将图A中的细线l1改为长度相同.质量不计的轻弹簧.如图B所示.其他条件不变.求解的步骤和结果与(1)完全相同.即a=gtgθ.你认为这个结果正确吗?请说明理由. 答案:(1)错. 因为I2被剪断的瞬间.l1上的张力大小发生了变化. (2)对. 因为G被剪断的瞬间.弹簧U的长度末及发生变化.乃大小和方向都不变. 评分标准:全题10分.第小题4分.其中 (1)结论正确.得3分,评价和说明理由正确.得3分. (2)结论正确.得2分,评价和说明理由正确.得2分. 19．图1所示为一根竖直悬挂的不可伸长的轻绳.下端栓一小物块A.上端固定在C点且与一能测量绳的拉力的测力传感器相连．已知有一质量为m0的子弹B沿水平方向以速度v0射入A内.接着两者一起绕C点在竖直面内做圆周运动． 在各种阻力都可忽略的条件下测力传感器测得绳的拉力F随时间t的变化关系如图2所示．已知子弹射入的时间极短.且图2中t=0为A.B开始以相同速度运动的时刻．根据力学规律和题中提供的信息.对反映悬挂系统本身性质的物理量(例如A的质量)及A.B一起运动过程中的守恒量.你能求得哪些定量的结果? 答案:由图2可直接看出.A.B一起做周期性运动.运动周期为T=2t0． 用m.m0分别表示A.B的质量.l表示绳长.v1.v2分别表示它们在圆周最低.最高点的速度.F1.F2分别表示运动到最低.最高点时绳的拉力大小.根据动量守恒有mv0=(m+m0)v1.根据牛顿定律有:F1-(m+m0)g=(m+m0) , F2+(m+m0)g=(m+m0) .由机械能守恒又有: 2l(m+m0)g= (m+m0)v12- (m+m0)v22.由图2知.F2=0.F1=Fm.由以上各式解得.反映系统性质的物理量是..系统总机械能是E= (m+m0)v12.得E=3m02v02g/Fm 【
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