题目内容

如图1A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，l1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.

图1

（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＝mgtanθ.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mgtanθ＝ma，所以加速度a＝gtanθ，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＝gtanθ.你认为这个结果正确吗？请说明理由.

解析：这是一种典型的瞬时性的问题，l2线剪断后，由牛顿第二定律小球的加速度应根据小球所受的合外力来判断.但是有时由于力的变化的隐蔽性，并不能很清楚地确定合力的变化情况,这时就要根据物体后来的运动进行判断.由于图A中的小球在l2线断后做圆周运动，所以在l2线剪断后的瞬间，小球应具有与l1线垂直斜向下的切向加速度,且a＝mgsinθ/m=gsinθ.所以（1）中的说法不正确.这也说明在线断后，绳的拉力发生了突变，它与重力的合力不再水平向右.而在图B中，由于弹簧的两端连接有物体，l2线剪断后的瞬间弹簧的长度不会发生突变，所以（2）中的说法是正确的.

 


练习册系列答案
相关题目
实验填空题

（1）在做“验证牛顿第二定律”的实验时（装置如图1所示）下列说法中正确的是
BD
BD

A．平衡运动系统的摩擦力时，应把装砂的小桶通过定滑轮拴在小车上
B．连接砂桶和小车的轻绳应和长木板保持平行
C．当改变小车或砂桶质量时应再次平衡摩擦力
D．小车应靠近打点计时器，且应先接通电源再释放小车
（2）用图2所示的电路，测定一节干电池的电动势和内阻．电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R0起保护作用．除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：
（a） 电流表（量程0.6A、3A）；             
（b） 电压表（量程3V、15V）
（c） 定值电阻（阻值1Ω、额定功率5W）    
（d） 定值电阻（阻值100Ω，额定功率200W）
（e） 滑动变阻器（阴值范围0--10Ω、额定电流2A）
（f） 滑动变阻器（阻值范围0--100Ω、额定电流1A）
那么
①要正确完成实验，电压表的量程应选择
3
3
V，电流表的量程应选择
0.6
0.6
A； R0应选择
1
1
Ω的定值电阻，R应选择阻值范围是
0-10
0-10
Ω的滑动变阻器．
②误差分析：电动势的测量值E测
＜
＜
真实值E真；内阻的测量值r测
＜
＜
真实值r真（选填＞、＜或=）
③根据实验记录的数据画出的U-I图线如图3所示，从图线可得出干电池的电动势为
1.5
1.5
V，待测干电池的内电阻为
1.0
1.0
Ω．
（1）某人用电磁打点计时器，研究质量为2千克的实验小车的运动规律时，得到一条如图1a所示的记点纸带．若使用的交流电频率为50赫兹，则作用在小车上的牵引力的大小为
2.2
2.2
牛．（假设桌面光滑）

（2）图示1b为欧姆表测某一电阻时指针偏转的位置，此时选择开关拨在R×lk档，指针恰好指在100与500之间的中间位置，则被测电阻比较准确的值在下列四个数据中应为
B
B
．
A．25KΩ     B．200KΩ    C．300KΩ       D．400KΩ
为了使测得的阻值更精确些，需要把选择开关拨到R×
10k
10k
档．
（3）一个学生在做平抛物体实验时，只画出如图2所示的一段曲线，忘了记下平抛开始时的坐标原点．为了求出平抛的初速度，
他在曲线上取A、B、C三点，每相邻两点的水平距离相等，用刻度尺量出长度为a，测得A、B两点的竖直距离为y1，B、C两点的竖直距离为y2，由上述测量数据可知平抛运动的初速度 v0=
a
g
y2-y1
a
g
y2-y1
．
（1）在物理实验中体现了很多的物理研究方法，如理想实验法、控制变量法、极限思维法、图象法、类比法、科学假说法、微小量放大法与等效替代法等．请把合适的方法或正确的答案填在相应的空格内．
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①在“利用打点计时器测速度”的实验中，运用
 
法，可以利用打点计时器打出的纸带测算出某点的瞬时速度：在“探究互成角度的两个力的合成”的实验中，分别用一个力F或两个互成角度的F1、F2，把一个一端固定的橡皮筋拉伸到同一位置，则F就是F1和F2的合力，实验原理采用的是
 
法．在“探究平抛运动的规律”的实验中，如图1所示，用小锤打击弹性金属片，金属片把A球沿水平方向抛出，同时B球松开，自由下落，A、B两球同时开始运动，观察到两球同时落地．运用
 
法，可以判定平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动．
②图象法是物理实验中一种重要的研究方法．在研究加速度与外力（质量m一定）的关系、验证机械能守恒定律、探究弹
力大小与弹簧伸长量之间的关系三个实验中，某同学正确作出了三个实验的相关图象，如图2中A、B、C所示．根据坐标轴代表的物理量判断，A实验的图象“斜率”表示
 
；B实验图象的“斜率”表示
 
；C实验图象的“斜率”表示
 
．
（2）某一小型电风扇额定电压为4.0V，额定功率为2.4W．某实验小组想通过实验描绘出小电风扇的伏安特性曲线．实验中除导线和开关外，还有以下器材可供选择：
A．电源E（电动势为4.5V）
B．电压表V（量程为0～5V，内阻约为4kΩ）
C．电流表A1（量程为0～0.6A，内阻约为0.2Ω）
D．电流表A2（量程3A，内阻约0.05Ω）；
E．滑动变阻器R1（最大阻值10Ω，额定电流1A）
F．滑动变阻器R2（最大阻值2kΩ，额定电流100mA）
①为了便于调节，减小读数误差和系统误差，实验中所用电流表应选用
 
，滑动变阻器应选用
 
．（填所选仪器前的字母序号）．
②请你为该小组设计实验电路，并把电路图画在虚线内（小电风扇的电路符号如图3所示）．
③操作过程中发现，小电风扇通电后受阻力作用，电压表读数小于0.5V时电风扇没启动．该小组测绘出的小电风扇的伏安特性曲线如图4所示，由此可以判定，小电风扇的电阻为
 
，正常工作时的发热功率为
 
，机械功率为
 
．
（2013?广州三模）（1）某探究学习小组的同学试图以图中的滑块为对象验证“动能定理”，他们在实验室组装了如图甲所示的一套装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、小木块、细沙．当连上纸带，释放沙桶时，滑块处于静止．要完成该实验，你认为：
①还需要的实验器材有
天平、刻度尺
天平、刻度尺
．
②实验时首先要做的步骤是
平衡摩擦力
平衡摩擦力
，为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应满足的条件是
沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量
沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量
．
③在上述的基础上，某同学测得滑块的质量M．往沙桶中装入适量的细沙，测得此时沙和沙桶的总质量m．接通电源，释放沙桶，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2（v1＜v2）．则对滑块，本实验最终要验证数学表达式为
mgL=
1
2
M
v
2
2
-
1
2
M
v
2
1
mgL=
1
2
M
v
2
2
-
1
2
M
v
2
1
（用题中的字母表示）．
（2）在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，要测量一个标有“3V 1.5W”的灯泡两端的电压和通过它的电流，现有如下器材：
A．直流电源3V（内阻可不计）
B．直流电表0～3A（内阻0.1Ω）
C．直流电表0～600mA（内阻约0.5Ω）
D．直流电压表0～3V（内阻约3kΩ）
E．直流电压表0～15V（内阻约200kΩ）
F．滑线变阻器（10Ω，1A）
G．滑线变阻器（1kΩ，300mA）
①除开关、导线外，为完成实验，需要从上述器材中选用
ACDF
ACDF
（用字母代号）
②某同学用导线a、b、c、d、e、f、g和h连接的电路如图乙所示，电路中所有元器件都是完好的，且电压表的电流表已调零．闭合开关后发现电压表的示数为2V，电流表的示数为零，小灯泡不亮，则可判断断路的电线是
d
d
；若电压表示数为零，电流表的示数为0.3A，小灯泡亮，则断路的导线是
h
h
；若反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化，但电压表、电流表示数不能调为零，则断路的导线是
g
g
．
③下表中的各组数据该同学在实验中测得的，根据表格中的数据在图丙所示的方格纸上作出该灯泡的伏安特性曲线．
④若将该灯泡与一个10Ω的定值电阻串联，直接接在题中电源两端，则可以估算出该灯泡的实际功率为
1.8W
1.8W
（结果保留两位有效数字）

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