题目内容

20.如图所示,一小球静止在光滑半球面上,被竖直放置的光滑挡板挡住.现水平向右缓慢地移动挡板,半球面始终保持静止,则小球缓慢移动到最高点的过程中,挡板对小球的弹力F、半球面对小球的支持力FN的变化情况是(  )
A.F增大,FN减小B.F增大,FN增大C.F减小,FN减小D.F减小,FN增大

分析 对小球受力分析,受重力、球面的支持力和挡板对其的支持力,而小球缓慢移动,受力平衡,根据平衡条件求解出两个支持力的表达式,再根据上滑过程中,球面对小球的支持力方向与竖直方向夹角的变化情况分析即可.

解答 解:对小球受力分析,受重力、半球面对其的支持力和挡板对其的支持力,如图:

半球面始终保持静止,小球缓慢移动到最高点的过程中,受力平衡,
根据共点力平衡条件,有:
FN=$\frac{mg}{cosθ}$
F=mgtanθ
小球缓慢移动到最高点的过程中,角θ不断减小,故F减小,FN减小,故C正确.
故选:C

点评 本题关键是正确对小球进行受力分析,画出受力分析图,然后根据共点力平衡条件求出各个力的表达式,最后再进行讨,注意小球缓慢移动,受力平衡,难度不大,属于基础题.

练习册系列答案
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5.某班级同学用如图(a)所示装置验证加速度a和力F、质量m的关系.甲、乙两辆小车放在倾斜轨道上,小车甲上固定一个加速度传感器,小车乙上固定一个力传感器,力传感器和小车甲之间用一根不可伸长的细线连接,在弹簧拉力的作用下两辆小车一起开始向下运动,利用两个传感器可以采集记录同一时刻小车甲受到的拉力和加速度的大小.

(1)下列关于实验装置和操作的说法中正确的是A
(A)轨道倾斜是为了平衡小车甲受到的摩擦力
(B)轨道倾斜是为了平衡小车乙受到的摩擦力
(C)弹簧力应远小于小车甲所受的重力
(D)弹簧力应远小于小车乙所受的重力
(2)四个实验小组选用的小车甲(含加速度传感器)的质量分别是m1=1.0kg、m2=2.0kg、m3=3.0kg和m4=4.0kg,其中有三个小组已经完成了a-F图象,如图(b)所示,最后一个小组的实验数据如表所示,请在图(b)中完成该组的a-F图线;
实验次数123456
拉力F(N)49.040.035.024.016.29.6
加速度a(m/s216.313.311.78.05.43.2
(3)在验证了a和F的关系后,为了进一步验证a和m的关系,可直接利用图(b)的四条图线收集数据,然后作图.请写出具体的做法:
①如何收集数据?在a-F图象上做一条垂直于横轴的直线,与四条图线分别有个交点,记录下四个交点的纵坐标a,分别与各图线对应的m组成四组数据.;
②为了更直观地验证a和m的关系,建立的坐标系应以a为纵轴;以$\frac{1}{m}$为横轴.

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