题目内容

18.如图所示,轻绳的一端系在质量为m的物体上,另一端系在轻质圆环上,圆环套在粗糙水平杆MN上,先用水平力F拉绳上一点,使物体处于图中实线位置,然后改变F的大小使其缓慢下降到图中虚线位置,圆环仍在原来的位置不动,则在这一过程中,水平力F、环与杆的摩擦力f和环对杆的压力N以及轻绳对环的拉力T的大小变化情况是(  )
A.F逐渐减小,f逐渐减小,N保持不变,T逐渐减小
B.F逐渐增大,f逐渐增大,N保持减小,T逐渐减小
C.F逐渐增大,f保持不变,N逐渐增大,T逐渐增大
D.F逐渐减小,f逐渐减小,N保持不变,T保持不变

分析 由题,圆环的位置不动,物体缓慢下降,两个物体都处于平衡状态.先以重物为研究对象,分析受力情况,由平衡条件分析F如何变化.再以两物体整体为研究对象,分析受力情况,再根据平衡条件分析杆对环的摩擦力f和支持力的变化情况.

解答 解:以重物为研究对象,分析受力情况:重力G、水平力F和绳子的拉力T,如图1所示.由平衡条件得:
F=Gtanθ,当θ减小时,F逐渐减小.
T=$\frac{G}{cosθ}$,当θ减小时,T逐渐减小.
再以两物体整体为研究对象,分析重力G、水平力F,杆的摩擦力f和支持力N,则有
N=G,保持不变,根据牛顿第三定律,压力也不变.
f=F,逐渐减小.
故A正确,BCD错误.
故选:A

点评 本题的解题关键是灵活选择研究对象,采用整体法和隔离法相结合求解,是比较简单方便的.

练习册系列答案
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13.两位同学用如图甲所示装置,通过A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律,步骤如下:
①安装好实验装置,在地上铺一张白纸,白纸上铺放复写纸,记下重垂线所指的位置O;
②不放小球B,让小球A从斜槽上挡板处由静止滚下,并落在地面上;重复多次以小球落点位置;
③把小球B放在末端外立柱上,让小球A从挡板处由静止滚下,使它们碰撞:重复多次以确定碰撞后两小球的落点位置;
④用刻度尺分别测量三个落地点M、P、N离O点的距离,即线段的长度OM、OP、ON.
(1)关于上述实验操作,下列说法正确的是:BCD

A.斜槽轨道尽量光滑以减小误差
B.斜槽轨道末端的切线必须水平
C.入射球A每次必须从轨道的同一位置由静止滚下
D.小球A质量应大于小球B的质量
E.在确定落点的位置时,应从多次实验得到的落点中选取印记最清晰的一个来测量
(2)两同学在测得两小球质量mA和mB的同时,用一把50分度的游标卡尺测量小球的直径,由于遮挡,只能看见游标尺的后半部分,如图所示,小球的直径d=16.92mm.
(3)当所测物理量满足表达式m1•OP=m1•OM+m2•ON(用题中所给符号表示)时,即说明两球碰撞遵守动量守恒定律.
(4)当所测物理量满足表达式m1•(OP)2=m1•(OM)2+m2•(ON)2(用题中所给符号表示)时,即说明两球碰撞为弹性碰撞:
(5)完成上述实验后,其中一同学对上述装置进行了改造,如图所示.撤去立柱后,在水平槽末端与水平地面间放置了一个斜面,斜面的顶点与水平末端等高且无缝连接.使小球A仍从斜槽上挡板处由静止滚下,重复实验步骤②和③的操作,得到两球落在斜面上的落点M'、P'、N'.用刻度尺测量斜面顶点到M'、P'、N'三点的距离分别为l1、l2、l3.则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为m1$\sqrt{{l}_{2}}$=m1$\sqrt{{l}_{1}}$+m2(用所测物理量的字母表示).

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