题目内容

6.如图,一小球放置在木板与竖直墙面之间.设墙面对球的压力大小为FN1,球对木板的压力大小为FN2.以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴,将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置.不计摩擦,在此过程中(  )
A.FN1始终减小,FN2始终增大
B.FN1始终减小,FN2始终减小
C.FN1先增大后减小,FN2始终减小
D.FN1先增大后减小,FN2先减小后增大

分析 以小球为研究对象,分析受力情况:重力、木板的支持力和墙壁的支持力,根据平衡条件得到两个支持力的情况;然后根据牛顿第三定律得知,木板对球的支持力大小等于球对木板的压力大小.

解答 解:以小球为研究对象,分析受力情况:重力G、墙面的支持力N1和木板的支持力N2,如图所示:
根据平衡条件知:N1和N2的合力与G等大反向,且得:
N1=Gcotθ,
N2=$\frac{G}{sinθ}$
根据牛顿第三定律知:墙面对球的压力大小为:
FN1=N1=Gcotθ,
球对木板的压力大小为:
FN2=N2=$\frac{G}{sinθ}$
木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置θ增大,则知FN1始终减小,FN2始终减小;
故选:B

点评 本题运用函数法研究动态平衡问题,也可以运用图解法直观反映力的变化情况.

练习册系列答案
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16.图1为验证牛顿第二定律的实验装置示意图.图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源,打点的时间间隔用△t表示.在小车质量未知的情况下,某同学设计了一种方法用来研究“在外力一定的条件下,物体的加速度与其质量间的关系”.

(1)完成下列实验步骤中的填空:
①平衡小车所受的阻力:小吊盘中不放物块,调整木板右端的高度,用手轻拨小车,直到打点计时器打出一系列间隔均匀的点.
②按住小车,在小吊盘中放入适当质量的物块,在小车中放入砝码.
③打开打点计时器电源,释放小车,获得带有点迹的纸带,在纸带上标出小车中砝码的质量m.
④按住小车,改变小车中砝码的质量,重复步骤③.
⑤在每条纸带上清晰的部分,每5个间隔标注一个计数点.测量相邻计数点的间距s1,s2,….求出与不同m相对应的加速度a.
⑥以砝码的质量m为横坐标,$\frac{1}{a}$为纵坐标,在坐标纸上做出$\frac{1}{a}$--m关系图线.若加速度与小车和砝码的总质量成反比,则$\frac{1}{a}$与m处应成线性关系(填“线性”或“非线性”).
(2)完成下列填空:
(ⅰ)本实验中,为了保证在改变小车中砝码的质量时,小车所受的拉力近似不变,小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是远小于小车和小车中砝码的质量之和.
(ⅱ)设纸带上三个相邻计数点的间距为s1、s2、s3.a可用s1、s3和△t表示为a=$\frac{{s}_{3}-{s}_{1}}{50(△t)^{2}}$.图2为用米尺测量某一纸带上的s1、s3的情况,由图可读出s1=24.2mm,s3=47.2mm.由此求得加速度的大小a=1.15m/s2
(ⅲ)图3为所得实验图线的示意图.设图中直线的斜率为k,在纵轴上的截距为b,若牛顿定律成立,则小车受到的拉力为$\frac{1}{k}$,小车的质量为$\frac{b}{k}$.

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