0  117604  117612  117618  117622  117628  117630  117634  117640  117642  117648  117654  117658  117660  117664  117670  117672  117678  117682  117684  117688  117690  117694  117696  117698  117699  117700  117702  117703  117704  117706  117708  117712  117714  117718  117720  117724  117730  117732  117738  117742  117744  117748  117754  117760  117762  117768  117772  117774  117780  117784  117790  117798  447090 

3.巧用推论解题

在求解某些物体的平衡问题时,利用推论求解更为简便.如:利用(1)“二力平衡必共线”;(2)“三力平衡必共点”;(3)“当物体平衡时,其中的某个力必定与余下的力的合力等大反向”等推论解题.

 如图2-5所示,水平放置的两根固定的光滑硬杆OAOB之间的夹角为θ,在两杆上各套轻环PQ,两环用轻绳相连,现用恒力F沿OB杆方向向右拉环Q,当两环稳定时,绳的拉力是多大?

图2-5

 

[解析] 将题中各隐含条件转化为显性条件,轻环→不计重力,光滑杆→不计摩擦.环套在杆上→属于点与线接触,PQ所受弹力方向与杆垂直.两环稳定→静止状态→F=0.综上所述,P受两个力作用平衡,Q受三个力作用平衡.PQ稳定后,PQ所受弹力分别为FPFQ,与杆垂直.

P受绳弹力FT与弹力FP作用平衡,根据二力平衡必共线可知绳必与杆垂直.Q受繳的拉力FT、弹力FQ和拉力F三力作用平衡.如图所示.对Q环由正交分解法有:FTsin θF,所以FTFT=.

[答案] 见解析

矢量三角形的巧妙应用

 AB两球用劲度系数为k1的轻弹簧相连,如图2-6所示.A被固定在竖直支架上,A点正上方的点O悬有一轻绳拉住B球,平衡时绳长为L,张力为T1.若将弹簧换成劲度系数为k2的轻弹簧,再次平衡时绳中的张力为T2,则T1T2的关系是( )

A.T1>T2                                 B.T1T2

C.T1<T2                                   D.不能确定

图2-6

 

[技法攻略] 对球B进行受力分析发现:B球受重力G、弹力F和绳的张力T的作用,物体在此三力的作用下处于平衡状态.将三力平移,可构成如图所示的矢量三角GFT.显然,它与题图中的三角形ABO相似,于是对应边成比例.由比例式可得T与弹簧的劲度系数无关,故T1T2的关系是T1T2.

[答案] B

 

 如图2-7所示,在轻质细线的下端悬挂一个质量为m的物体,若用一个大小为F,方向不确定的力来拉物体,使细线偏离竖直方向的夹角α最大,则拉力F的方向如何?

图2-7

 

[技法攻略] 因F的大小不变,方向不确定,故F在以小球的球心为圆心,以F的大小为半径的圆上,但不论F的方向如何,F与绳上的拉力FT以及小球的重力mg构成一个首尾相接的闭合三角形.由图可以看出,当绳上的拉力FT与圆相切时,夹角α最大,即:拉力F的方向和细线的方向垂直时,夹角α最大.

[答案] 见技法攻略

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2.极限法

极限法是指在求解某些问题时,通过恰当地选取某个物理量将其推向极端(极大、极小),从而使各种可能情况暴露出来,便于解答.

 如图2-4所示,用光滑的粗铁丝做成一个直角三角形,BC边水平,AC边竖直,∠ABCβABAC边上分别套有细线系着的铜环PQ,当它们静止时,细线跟AB边的夹角θ( )

A.θβ                                 B.θ> 

C.θ<β                                  D.β<θ<

图2-4

 

[解析] 三角形支架光滑,所以不计摩擦.要求θ的范围,说明PQ静止时有不同的位置,求出θ的两个极值即得θ的范围.PQ在支架上保持静止时分别受到三个力的作用:重力、弹力、拉力.当铜环P的质量趋于零时,P只受到弹力和绳子的拉力作用,受力图如图甲所示.

要使P达到平衡,则有θ=90°.同理,当铜环Q的质量趋于零时,Q受二力作用,如图乙所示.要使Q达到平衡,则θβ.以上讨论的是两种极限情况,所以PQ处于静止状态时,细线跟AB边的夹角θ的范围是β<θ<90°.故D正确.

甲     乙

[答案] D

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1.整体、隔离法

当系统有两个物体时,选取研究对象一般先整体考虑,若不能解答问题时,再隔离考虑.整体法能减少和避开非待求量,简化解题过程.整体法和隔离法是相辅相成的.

 如图2-3所示,质量为M的直角三棱柱A放在水平地面上,三棱柱的斜面是光滑的,且斜面倾角为θ.质量为m的光滑球放在三棱柱和光滑竖直墙壁之间,AB都处于静止状态,求地面对三棱柱的支持力和摩擦力各为多少.

图2-3

 

[解析] 选取AB整体为研究对象,它受到重力(Mm)g、地面支持力FN、墙壁的弹力F和地面的摩擦力Ff的作用(如图甲所示)而处于平衡状态.根据平衡条件有:FN=(Mm)gFFf

 甲   乙

再以B为研究对象,它受到重力mg、三棱柱对它的支持力FNB、墙壁对它的弹力F的作用(如图乙所示)而处于平衡状态,根据平衡条件有:

FNBcos θmgFNBsin θF

解得Fmgtan θ

所以FfFmgtan θ.

[答案] 见解析

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26.(22分)

已知地球的自转周期和半径分别为T和R,地球同步卫星A的圆轨道半径为h。卫星B沿半径为r(r<h)的圆轨道在地球赤道的正上方运行,其运行方向与地球自转方向相同。求

(1)卫星B做圆周运动的周期;

(2)卫星A和B连续地不能直接通讯的最长时间间隔(信号传输时间可忽略)。

 

 

 

 

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25.(20 分)如图,在第一象限存在匀强磁场,磁感应强度方向垂直于纸面(吁平面)向外;在第四象限存在匀强电场,方向沿x轴负向。在;;轴正半轴上某点以与X轴正向平行、大小为w的速度发射出一带正电荷的粒子,该粒子在(d,0)点沿垂直于x轴的方向进人电场。不计重力。若该粒子离开电场时速度方向与轴负方向的夹角为<9,求

(1 )电场强度大小与磁感应强度大小的比值;

(2)该粒子在电场中运动的时间。

 

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24.(12 分)

冰球运动员甲的质量为80.0kg。当他以5.0m/s的速度向前运动时,与另一质畺为100kg、速度为3.0m/s的迎面而来的运动员 乙相撞。碰后甲恰好静止。假设碰撞时间极短,求:

(1 )碰后乙的速度的大小;

(2)碰撞中总机械能的损失。

 

 

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23.(12分)现要测量某电源的电动势和内阻。可利用的器材有:电流表®,内阻为1.000; 电压表®;阻值未知的定值电阻凡、.及2、及3、及4、尺5;开关S;—端连有鳄鱼夹P的 导线1,其他导线若干。某同学设计的测量电路如图U)所示。

(1)按图(a)在实物图(b)中画出连线,并标出导线1和其P端。

      

(2)测量时,改变鳄鱼夹P所夹的位置,使及、R2、R3、及4、办依次串入电路,记录对应的电压表的示数t/和电流表的示数/。 数据如下表所示。根据表中数据,在图(c)中的坐标纸上将所缺数据点补充完整,并画出C/-/图线。

 

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三、非选择题:第22〜34题,共174分。按题目要求作答。

22.(6 分)

现用频闪照相方法来研究物块的变速运动。在一小物块沿斜面向下运动的过程中,用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图所示。拍摄时频闪频率是10Hz;通过斜面上固定的刻度尺读取的5个连续影像间的距离依次为&、x2、x3、x4。已知@面顶端的高度/z和斜面的长度〜数据如下表所示。重力加速度大小g = 9.80m/s2

根据表中数据,完成下列填空:

⑵  物块的加速度a=     m/s2(保留3位有效数字)。

⑵因为                                   可知斜面是粗糙的。

 

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21.—中子与一质量数为A (A>1)的原子核发生弹性正碰。若碰前原子核静止,则碰撞前与碰撞后中子的速率之比为  答:A

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20.很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放,形成一很长的竖直圆筒。一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置,其下端与圆筒上端开口平 齐。让条形磁铁从静止开始下落。条形磁铁在圆筒中的运动速率      A.均勻增大 B.先增大,后减小 C.逐渐增大,趋于不变 D.先增大,再减小,最后不变

答:C

 

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