题目内容

如图所示的装置可以测量飞行器在竖直方向上做匀加速直线运动的加速度.该装置是在矩形箱子的上、下壁上各安装一个可以测力的传感器,分别连接两根(可拉伸可压缩)的轻弹簧的一端,弹簧的另一端都固定在一个滑块上,滑块(可视为质点)套在光滑竖直杆上.现将该装置固定在一飞行器上,传感器P在上,传感器Q在下,P与Q之间距离恰好等于两弹簧原长之和.飞行器在地面静止时,传感器P、Q显示的弹力大小分别为12N和8N.求当飞行器竖直向上加速飞到离地面
R4
处(R是地球的半径),若在此高度处传感器P显示的弹力大小为18N,此时飞行器的加速度是多大?(地面处的g=10m/s2
分析:首先弹簧一伸一缩,且总长等于两个原长之和,故其形变量应该相等,其由受力可知传感器受P的拉力,Q的支持力,重力,三力平衡,由此可以解得传感器的质量,PQ的进度系数的比值,再由万有引力等于重力.可以求得飞行器距离地面
R
4
处的重力加速度.再由牛顿第二定律可以求得此时飞行器的加速度.
解答:解:
由于两弹簧只能一伸一缩,故两弹簧对物体的弹力方向相同且形变量相等,故:FP+FQ-G=O
且:FP=k1x,FQ=k2x
解得:
m=2kg 
k1=1.5k2
由:
mg′=G
Mm
(R+
R
4
)2

mg=G
Mm
R2

解得:
g′=
R2
(R+
R
4
)
2
g=6.4m/s2

由胡克定律知:△F=k△x,P的弹力为18N,则Q的弹力为12N,有两弹簧的合力变为
FP′+FQ′=18+12=30N
由牛顿第二定律,得:
FP′+FQ′-mg′=ma
解得:
a=8.6m/s2
答:
此时飞行器的加速度是8.6m/s2
点评:本题重点是解决弹力问题,首先必须依据题目判定弹簧的形变量是相等的,然后还的要求出进度系数的比值,由此才能知道P为18N时,Q的弹力.
练习册系列答案
相关题目
选做题(请从A、B和C三小题中选定两小题作答,并在答题卡上把所选题目对应字母后的方框涂满涂黑,如都作答则按A、B两小题评分.)
A.(选修模块3-3)
(1)下列说法中正确的是
ABD
ABD

A、被活塞封闭在气缸中的一定质量的理想气体,若体积不变,压强增大,则气缸在单位面积上,单位时间内受到的分子碰撞次数增加
B、晶体中原子(或分子、离子)都按照一定规则排列,具有空间上的周期性
C、分子间的距离r存在某一值r0,当r大于r0时,分子间斥力大于引力;当r小于r0时分子间斥力小于引力
D、由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离,液面分子间表现为引力,所以液体表面具有收缩的趋势
(2)如图所示,一定质量的理想气体发生如图所示的状态变化,状态A与状态B 的体积关系为VA
小于
小于
VB(选填“大于”、“小于”或“等于”); 若从A状态到C状态的过程中气体对外做了100J的功,则此过程中
吸热
吸热
(选填“吸热”或“放热”)

(3)在“用油膜法测量分子直径”的实验中,将浓度为η的一滴油酸溶液,轻轻滴入水盆中,稳定后形成了一层单分子油膜.测得一滴油酸溶液的体积为V0,形成的油膜面积为S,则油酸分子的直径约为
6S3
πη2
V
2
0
6S3
πη2
V
2
0
;如果把油酸分子看成是球形的(球的体积公式为V=
1
6
πd3
,d为球直径),计算该滴油酸溶液所含油酸分子的个数约为多少.
B.(选修模块3-4)(12分)
(1)下列说法中正确的是
C
C

A、光的偏振现象证明了光波是纵波
B、在发射无线电波时,需要进行调谐和解调
C、在白炽灯的照射下从两块捏紧的玻璃板表面看到彩色条纹,这是光的干涉现象
D、考虑相对论效应,一条沿自身长度方向运动的杆其长度总比杆静止时的长度长
(2)一列横波沿x轴正方向传播,在t0=0时刻的波形如图所示,波刚好传到x=3m处,此后x=1m处的质点比x=-1m处的质点
(选填“先”、“后”或“同时”)到达波峰位置;若该波的波速为10m/s,经过△t时间,在x轴上-3m~3m区间内的波形与t0时刻的正好相同,则△t=
0.4nsn=1.2.3…
0.4nsn=1.2.3…


(3)如图所示的装置可以测量棱镜的折射率,ABC表示待测直角棱镜的横截面,棱镜的顶角为α,紧贴直角边AC是一块平面镜,一光线SO射到棱镜的AB面上,适当调整SO的方向,当SO与AB成β角时,从AB面射出的光线与SO重合,则棱镜的折射率n为多少?

C.(选修模块3-5)
(1)下列说法正确的是
AC
AC

A、黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关
B、普朗克提出了物质波的概念,认为一切物体都具有波粒二象性.
C、波尔理论的假设之一是原子能量的量子化
D、氢原子辐射出一个光子后能量减小,核外电子的运动加速度减小
(2)如图所示是研究光电效应规律的电路.图中标有A和K的为光电管,其中K为阴极,A为阳极.现接通电源,用光子能量为10.5eV的光照射阴极K,电流计中有示数,若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动,电流计的读数逐渐减小,当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零,读出此时电压表的示数为6.0V;则光电管阴极材料的逸出功为
4.5
4.5
eV,现保持滑片P位置不变,增大入射光的强度,电流计的读数
为零
为零
.(选填“为零”、或“不为零”)
(3)快中子增殖反应堆中,使用的核燃料是钚239,裂变时释放出快中子,周围的铀238吸收快中子后变成铀239,铀239(92239U)很不稳定,经过
2
2
次β衰变后变成钚239(94239Pu),写出该过程的核反应方程式:
92239U→94239Pu+2-10e
92239U→94239Pu+2-10e
.设静止的铀核92239U发生一次β衰变生成的新核质量为M,β粒子质量为m,释放出的β粒子的动能为E0,假设衰变时能量全部以动能形式释放出来,求一次衰变过程中的质量亏损.

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