7.(2012·广安联考)如图所示,质量均为m的物体A、B通过一劲度系数为k的弹簧相连,开始时B放在地面上,A、B均处于静止状态,现通过细绳将A向上拉起,当B刚要离开地面时,A上升距离为L,假设弹簧一直在弹性限度内,则( )
A.L= B.L<
C.L= D.L>
解析:拉A之前,A静止时,mg=kx1,弹簧的压缩量为x1,当B刚要离开地面时,弹簧的伸长量为x2,mg=kx2,所以A上升的距离为L=x1+x2=,故A正确.
答案:A
6.(2012·青岛市高三统一检测)如图所示,截面为三角形的木块a上放置一铁块b,三角形木块竖直边靠在竖直且粗糙的竖直面上,现用竖直向上的作用力F,推动木块与铁块一起向上匀速运动,运动过程中铁块与木块始终保持相对静止,则下面说法正确的是( )
A.木块a与铁块b间一定存在摩擦力
B.木块与竖直墙面间一定存在水平弹力
C.木块与竖直墙面间一定存在摩擦力
D.竖直向上的作用力F大小一定大于铁块与木块的重力之和
解析:对a、b整体受力分析,竖直向上的作用力F,竖直向下的重力(即两物体重力之和),与竖直面之间无弹力作用,若有弹力,则a、b系统不会平衡,因此木块a与竖直面之间既无弹力,也无摩擦力,B、C、D选项均错.a、b保持相对静止,则b一定受沿斜面向上的摩擦力,故A项
对.
答案:A
5.(2012·徐闻中学月考)如图所示,质量为M的物体,在与竖直线成θ角,大小为F的恒力作用下,沿竖直墙壁匀速下滑,物体与墙壁间的动摩擦因数为μ,则物体受到的摩擦力大小的下列结论中正确的是( )
A.Mg-Fcosθ B.μMg+Fcosθ
C.μFsinθ D.μ(Mg-Fcosθ)
解析:以物体为研究对象,受力分析如图所示,
FN=Fsinθ,Ff=μFN,Ff+Fcosθ=mg,
由以上可知A、C正确.
答案:AC
4.两倾斜的滑杆上分别套有A、B两个圆环,两圆环上分别用细线悬吊着一个物体,如图所示.当它们都沿滑杆向下滑动时,A的悬线与滑杆垂直,B的悬线竖直向下,则( )
A.A圆环与滑杆无摩擦力
B.B圆环与滑杆无摩擦力
C.A圆环做的是匀速运动
D.B圆环做的是匀速运动
解析:由于A圆环与物体的连线与滑杆垂直,对物体研究,将物体的重力沿滑杆的方向和垂直于滑杆的方向分解,则沿滑杆向下的分力产生的加速度为gsinθ,对整体研究,整体沿滑杆向下运动,整体要有沿滑杆向下大小为gsinθ的加速度必须是A圆环与滑杆的摩擦力为零,A正确;对B圆环连接的物体研究,由于连接圆环与物体的绳竖直向下,物体受到的合力如果不为零,合力必定沿竖直方向,合力在垂直于滑杆的方向上的分力必产生加速度,这与题意矛盾,物体在垂直于滑杆的方向上速度为零,因此物体受到的合力必为零,物体和圆环一起做匀速运动.D正确.
答案:AD
3.如图所示,AC是上端带定滑轮的固定竖直杆,质量不计的轻杆BC一端通过铰链固定在C点,另一端B悬挂一重为G的重物,且B端系有一根轻绳并绕过定滑轮A,用力F拉绳,开始时∠BCA>90°,现使∠BCA缓慢变小,直到杆BC接近竖直杆AC.此过程中,以下分析正确的是( )
A.绳子越来越容易断
B.绳子越来越不容易断
C.作用在BC杆上的压力增大
D.作用在BC杆上的压力大小不变
解析:对B点进行受力分析,如图所示,B点受到三个力的作用,由于BC缓慢移动,所以三个力一直处于平衡状态,则有两个力的合力与第三个力等大反向,它们组成△BDE,△ACB∽△BDE,则有==,由于lAC、lBC、G都不变,因此,BC杆受到的压力大小不变.lAB变短,故绳子拉力F变小,绳子越来越不容易断,故B、D正确.
答案:BD
2.(2012·杭州高级中学月考)如图所示,一根轻弹簧上端固定在O点,下端拴一个钢球P,球处于静止状态,现对球施加一个方向向右的外力F,使球缓慢偏移,在移动的每一时刻,都可以认为钢球处于平衡状态,若外力F方向始终水平,移动过程中弹簧与竖直方向的夹角θ<90°,且弹簧的伸长不超过弹性限度,则下图给出的弹簧伸长量x与cosθ的关系图象中,最接近的是( )
解析:弹簧与竖直方向的夹角为θ时,对小球有,FT=kx=mg/cosθ,即弹簧伸长量x与cosθ成反比,可以判定只有D符合条件,故D正确.
答案:D
一、选择题
1.物块静止在固定的斜面上,分别按图所示的方向对物块施加大小相等的力F,A中F垂直于斜面向上,B中F垂直于斜面向下,C中F竖直向上,D中F竖直向下,施力后物块仍然静止,则物块所受的静摩擦力增大的是( )
解析:由于物块始终静止在斜面上,物块所受静摩擦力与正压力无直接关系, 对物块进行受力分析,物块在斜面上受到沿斜面向上的静摩擦力,故知竖直向下的力F会使其所受到的静摩擦力增大,D选项正确.
答案:D
18.如图有一垂直于纸面的匀强磁场分布在直角坐标系的第三、四象限内,有一匀强电场分布在第二、三、四象限内;第一象限内无电场和磁场.一质量为m,电荷量为+q的带电油滴,从y轴上的M点水平向右抛出,经N点进入第四象限后,恰好做匀速圆周运动,油滴经x轴上的N点和P点最后又回到M点,设OM=L,ON=2L.如图所示,求:
(1)电场强度E的大小和方向;
(2)油滴到达N点时的速度大小和方向;
(3)匀强磁场的磁感应强度的大小和方向;
(4)油滴从M点出发,经N、P点最后又回到M点所用的时间.
解析:(1)由于油滴进入第四象限恰好做匀速圆周运动,说明电场力F与重力G平衡,F方向竖直向上
mg=Eq,E=
电场强度方向与电场力方向相同,竖直向上
(2)油滴在第一象限做平抛运动
竖直方向速度
v1=gt=g =
水平初速度v0==
到达N点时速度v=2,
方向与水平方向成45°.
(3)由左手定则可知磁感应强度方向垂直纸面向外.
油滴从N到P做圆周运动的轨迹如图所示,设半径为R,由几何关系知油滴过P点的速度方向与x轴成45°角,则
OP=OM=L,
又因为ON=2L,
所以PN=3L,R=
又由牛顿第二定律得:
qvB=m
解得B=.
(4)油滴从M至N的时间:
t1=
油滴从N到P运动的时间:
t2=T=·=
=
油滴从P至M做匀速直线运动,运动时间:t3===
从M点出发,经N、P点回到M点所用时间
t=t1+t2+t3
= ++
=.
答案:(1) 竖直向上
(2)2 与水平方向成45°
(3) 垂直纸面向外
(4)
17.如图所示,在直角坐标系的x轴上方有沿x轴负向的匀强电场,x轴下方有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B,x轴为匀强磁场和匀强电场的理想边界,一个质量为M,电荷量为q的带正电粒子从y轴上A点以v0沿y轴负向运动.已知OA=L,粒子第一次经过x轴进入匀强磁场的坐标是.当粒子第二次经过x轴返回匀强电场时,x轴上方的电场强度大小不变,方向突然反向.不计粒子重力.
(1)求电场强度E的大小;
(2)粒子经过电场和磁场之后,能否回到A点?如果不能回到A点,请通过计算说明;如能回到A点,则粒子从A点出发再次回到A点所用的时间是多少?
解析:(1)粒子从Y轴A点出发,在电场中做类平抛运动,
L=vt1
=at
Eq=ma
联立可解得:E=
(2)设粒子进入磁场时速度方向与x轴负向夹角为θ
tanθ===1⇒θ=45°
由对称性可知,粒子出磁场时的速度方向与x轴正向夹角为135°,则粒子经过电场和磁场之后,能回到A点的条件是粒子在磁场中做圆周运动的圆心在Y轴上,由几何关系知,粒子在磁场中做圆周运动的半径为r=L/2,又v=v0
qvB=,
解得B=,
即当B=时粒子能回到A点,且
T==
t2==
所用的时间是t=2t1+t2=+.
答案:(1) (2)粒子能回到A点,t=+
16.(2012·南充模拟)在电视机的设计制造过程中,要考虑到地磁场对电子束偏转的影响,可采用某种技术进行消除.为确定地磁场的影响程度,需先测定地磁场的磁感应强度的大小,在地球的北半球可将地磁场的磁感应强度分解为水平分量B1和竖直向下的分量B2,其中B1沿水平方向,对电子束影响较小可忽略,B2可通过以下装置进行测量.如图所示,水平放置的显像管中电子(质量为m,电荷量为e)从电子枪的炽热灯丝上发出后(初速度可视为0),先经电压为U的电场加速,然后沿水平方向自南向北运动,最后打在距加速电场出口水平距离为L的屏上,电子束在屏上的偏移距离为D.
(1)试判断电子束偏向什么方向;
(2)试求地磁场的磁感应强度的竖直分量B2的大小.
解析:(1)利用左手定则,可得电子束向东偏.
(2)电子的运动轨迹如图所示.
电子经电场加速,由动能定理得:
eU=mv2
电子在磁场中做圆周运动,利用几何知识得:R2=(R-d)2+L2
洛伦兹力提供向心力evB2=m,
得:R=
由以上各式得:B2=.
答案:(1)向东偏 (2)
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