题目内容

7.如图所示,质量为m的小球a、b之间用轻绳相连,小球a通过轻杆固定在左侧竖直墙壁上,轻杆与竖直墙壁夹角为30°.现改变作用在小球b上的外力的大小和方向,轻绳与竖直方向的夹角保持60°不变,则(  )
A.轻绳上的拉力一定小于mgB.外力F的最小值为$\frac{\sqrt{3}}{2}$mg
C.轻杆对小球a作用力的方向不变D.轻杆对小球a的作用力最小值为mg

分析 分别以a与b为研究对象,结合共点力平衡的条件列式即可求出.

解答 解:A、对b进行受力分析如图,当F的方向发生变化时,由图可知,轻绳上的拉力可能小于mg,有可能大于mg.故A错误;
B、由b的受力图可知,当拉力F的方向与ab绳子垂直时,拉力F最小.最小为:${F}_{min}=mg•sin60°=\frac{\sqrt{3}}{2}mg$.故B正确;
C、以a为研究对象,可知a受到重力、绳子ab对a的作用力以及杆对a的作用力处于平衡状态,由三个力平衡的特点可知,杆对a的作用力与a的重力、ab对a的拉力的合力大小相等,方向相反.
a受到的重力都下雨方向都不变,ab对a的拉力方向不变,大小是变化的,所以a受到的重力与ab对a的拉力的和大小、方向都是变化的,所以杆对a的作用力大小、方向都是变化 的.故C错误;
D、由b的受力分析可知,当拉力F对b的拉力方向竖直向上时,拉力F与b的重力大小相等,方向相反,绳子ab此时的拉力等于0,所以a只受到重力和杆对a的作用力,此时杆对a的作用力最小,恰好等于a的重力.故D正确.
故选:BD

点评 本题是隐含的临界问题,关键运用图解法确定出F的范围,得到F最小的条件,再由平衡条件进行求解.

练习册系列答案
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2.利用图甲电路测量某电池的内阻,其中AB为一段粗细均匀的铅笔芯,笔芯上套有一金属滑环P(宽度和电阻不计,与笔芯良好接触并可只有移动).实验器材还有:标准电池(电动势为E0,内阻不计),电阻箱(最大阻值为99.99Ω),灵敏电流计G(量程为±600μA),待测电池(电动势Ex小于E0,内阻rx未知),开关3个,刻度尺等

主要实验步骤如下:
a.测量出铅笔芯A、B两端点间的距离L0
b.将电阻箱调至某一阻值R,闭合开关S1、S2、S3,移动滑环P使电流计G示数为零,测量出此时的AP长度L;
c.改变电阻箱的阻值R,重复步骤b,记录下多组R及对应的L值.
回到以下问题:
(1)移动滑环P使G的示数为零.此时AP两端电压与电阻箱两端电压UR相等,则UR=$\frac{L}{L_0}{E_0}$(用L、L0、E0表示).
(2)利用记录的多组R、L数据,作出$\frac{1}{L}-\frac{1}{R}$图象如图乙,则$\frac{1}{L}$随$\frac{1}{R}$变化的关系式为$\frac{1}{L}$=$\frac{{{E_0}{r_x}}}{{{E_x}{L_0}}}•\frac{1}{R}+\frac{E_0}{{{E_x}{L_0}}}$(用Ex、rx、L0、R)表示,待测电池的内阻rx=1.1Ω(保留两位有效数字).
(3)在不在b的操作过程中,若无论怎样移动滑环P,也无法使G的示数为零,经检查发现,有一个开关未闭合,你认为未闭合的开关是S1(填S1、S2、S3).
(4)本实验中若标准电池的内阻不可忽略,则待测电池内阻的测量结果将不变(填“偏大”、“不变”或“偏小”).

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