题目内容

【题目】如图所示,一固定的光滑直杆与水平面的夹角α=37°,穿在杆上的两个小球AB通过一条跨过定滑轮的轻绳相连接,定滑轮通过轻杆固定于天花板下方,且它的转轴为O。平衡时OA绳与直杆的夹角也为αOB绳竖直。定滑轮的大小、质量均不计,小球孔的内径略大于杆的直径,所有摩擦均可忽略,sin37°=0.6cos37°=0.8。下列说法正确的是

A. 平衡时,直杆对B球有作用力

B. 沿直杆建立坐标系可得小球A的重力与轻绳的拉力大小之比为4:3

C. 沿直杆建立坐标系可得小球AB的质量之比为3:4

D. 悬挂定滑轮的轻杆对定滑轮的作用力竖直向上

【答案】B

【解析】

A.B球受力分析可知,B球受到重力、绳子的拉力,两个力的合力为零,杆子对B球没有弹力,否则不能平衡。故A错误。

BC.设绳子的拉力为,对B球有,对A球平行杆的方向有,联立解得。故B正确,C错误。

D. 滑轮受到转轴的作用力和两根绳子的拉力而平衡,由于两根绳子的拉力的合力斜向右下,根据平衡条件,转轴对滑轮的作用力斜向左上。故D错误。

练习册系列答案
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【题目】利用电场来控制带电粒子的运动,在现代科学实验和技术设备中有广泛的应用。如图1所示为电子枪的结构示意图,电子从炽热的金属丝中发射出来,在金属丝和金属板之间加一电压U0,发射出的电子在真空中加速后,沿电场方向从金属板的小孔穿出做直线运动。已知电子的质量为m,电荷量为e,不计电子重力及电子间的相互作用力。设电子刚刚离开金属丝时的速度为零。

1)求电子从金属板小孔穿出时的速度v0的大小;

2)示波器中的示波管是利用电场来控制带电粒子的运动。如图2所示,YY'为间距为d的两个偏转电极,两板长度均为L,极板右侧边缘与屏相距x,OO'为两极板间的中线并与屏垂直,O点为电场区域的中心点。接(1),从金属板小孔穿出的电子束沿OO'射入电场中,若两板间不加电场,电子打在屏上的O'点。为了使电子打在屏上的P,PO'相距h,已知电子离开电场时速度方向的反向延长线过O点。则需要在两极板间加多大的电压U;

3)某电子枪除了加速电子外,同时对电子束还有会聚作用,其原理可简化为图3所示。一球形界面外部空间中各处电势均为φ1,内部各处电势均为φ2φ2>φ1),球心位于z轴上O点。一束靠近z轴且关于z轴对称的电子流以相同的速度v1平行于z轴射入该界面,由于电子只受到法线方向的作用力,其运动方向将发生改变,改变前后能量守恒。

①试推导给出电子进入球形界面后速度大小;

②类比光从空气斜射入水中,水相对于空气的折射率计算方法n,若把上述球形装置称为电子光学聚焦系统,试求该系统球形界面内部相对于外部的折射率。

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