题目内容

如图所示的装置可以测量飞行器在竖直方向上做匀加速直线运动的加速度．该装置是在矩形箱子的上、下壁上各安装一个可以测力的传感器，分别连接两根劲度系数相同（可拉伸可压缩）的轻弹簧的一端，弹簧的另一端都固定在一个滑块上，滑块套在光滑竖直杆上．现将该装置固定在一飞行器上，传感器P在上，传感器Q在下．飞行器在地面静止时，传感器P、Q显示的弹力大小均为10N．（地面处的g=10m/s2）
求：（1）滑块的质量．
（2）当飞行器竖直向上加速飞到离地面
R4
处时，此处的重力加速度为多大？（R是地球的半径）
（3）若在此高度处传感器P显示的弹力大小为F'=10N，此时飞行器的加速度是多大？
分析：（1）关键滑块静止时两弹簧的示数均为10N进行判断，若两力均竖直向下，重力也竖直向下，所以滑块不可能受力平衡；若弹力一个竖直向下，另一个竖直向上，而重力竖直向下，则此时滑块受力一定不平衡；所以两弹力只能竖直向上与竖直向下的重力平衡．
（2）根据万有引力等于重力列出等式进行比较．
（3）由于两弹力只能竖直向上，所以上面的弹簧被拉长，下面的弹簧被压缩，传感器P显示的拉力大小为20N，下面的弹簧向上的弹力也为20N，由牛顿第二定律进行求解．
解答：解：（1）两弹力弹力竖直向上，与竖直向下的重力平衡，
得：2F=mg
解得：m=2kg；
（2）根据万有引力等于重力列出等式：
mg′=
GMm
(R+
R
4
)2

mg=
GMm
R2

解之得：g′=
R2
(R+
R
4
)2
g=6.4m/s2；
（3）由于两弹力只能竖直向上，所以上面的弹簧被拉长，下面的弹簧被压缩，传感器P显示的拉力大小为20N，下面的弹簧向上的弹力也为20N，
由牛顿第二定律得：2F′-mg′=ma，
解得：a=
2F′-mg′
m
=13.6m/s2
答：（1）滑块的质量是2kg．
（2）当飞行器竖直向上飞到离地面
R
4
高处，此处的重力加速度为6.4m/s2．
（3）若在此高度处传感器P显示的弹力大小为F′=20N，此时飞行器的加速度是13.6m/s2．
点评：解决本题的关键正确地进行受力分析判断出弹簧的弹力方向，结合牛顿第二定律解决问题．
练习册系列答案
相关题目
用如图所示的装置可以测量物体与桌面间的动摩擦因数．物体A放在带滑轮的水平长板上，用跨过滑轮（滑轮的大小可不计）的细线将A与另一个物体B相连．开始时B离地面高度为h，A离长板右端距离也为h，从静止释放B后，B会带动A做加速运动，当B落地时A正好离开长木板，最后A也落地（A在空中运动时细线始终处于松弛状态，A、B落地后均不会反弹）．已测得A、B的质量相等，h为已知，手边只有刻度尺一个测量工具．
（1）为获得A离开长板时的速度，实验中还需要测量的物理量有：
A、B落地点的距离s
A、B落地点的距离s
和
长板离地面的高度H
长板离地面的高度H
．（写出具体的物理量名称及其符号）
（2）物体A与长板间的动摩擦因数为
1-
s2
2Hh
1-
s2
2Hh
．（用题目中已知的物理量和还需测量物理量的符号表示）
（2008?宁波模拟）如图所示的装置可以测量飞行器在竖直方向上做匀加速直线运动的加速度，该装置是在矩形箱子的上、下壁上各安装一个可以测力的传感器，分别连接两根劲度系数相同（可拉伸可压缩）的轻弹簧的一端，弹簧的另一端都固定在一个滑块上，滑块套在光滑竖直杆上，现将该装置固定在一飞行器上，传感器P在上，传感器Q在下．飞行器在地面静止时，传感器P、Q显示的弹力大小均为10N．求：
（1）滑块的质量．（地面处的g=10m/s2）
（2）当飞行器竖直向上飞到离地面
R4
高处，此处的重力加速度为多大？（R 是地球的半径）
（3）若在此高度处传感器P显示的弹力大小为F′=20N，此时飞行器的加速度是多大？
如图所示的装置可以测量飞行器在竖直方向上做匀加速直线运动的加速度．该装置是在矩形箱子的上、下壁上各安装一个可以测力的传感器，分别连接两根劲度系数相同（可拉伸可压缩）的轻弹簧的一端，弹簧的另一端都固定在一个滑块上，滑块套在光滑竖直杆上．现将该装置固定在一飞行器上，传感器P在上，传感器Q在下．飞行器在地面静止时，传感器P、Q显示的弹力大小均为10N．求：
（1）滑块的质量（地面处的g=10m/s2）
（2）若此飞行器在地面附近沿竖直方向向上加速运动时，传感器P显示的弹力大小为20N，此时飞行器的加速度多大？
选做题（请从A、B和C三小题中选定两小题作答，并在答题卡上把所选题目对应字母后的方框涂满涂黑，如都作答则按A、B两小题评分．）
A．（选修模块3-3）
（1）下列说法中正确的是
ABD
ABD

A、被活塞封闭在气缸中的一定质量的理想气体，若体积不变，压强增大，则气缸在单位面积上，单位时间内受到的分子碰撞次数增加
B、晶体中原子（或分子、离子）都按照一定规则排列，具有空间上的周期性
C、分子间的距离r存在某一值r0，当r大于r0时，分子间斥力大于引力；当r小于r0时分子间斥力小于引力
D、由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势
（2）如图所示，一定质量的理想气体发生如图所示的状态变化，状态A与状态B 的体积关系为VA
小于
小于
VB（选填“大于”、“小于”或“等于”）； 若从A状态到C状态的过程中气体对外做了100J的功，则此过程中
吸热
吸热
（选填“吸热”或“放热”）

（3）在“用油膜法测量分子直径”的实验中，将浓度为η的一滴油酸溶液，轻轻滴入水盆中，稳定后形成了一层单分子油膜．测得一滴油酸溶液的体积为V0，形成的油膜面积为S，则油酸分子的直径约为
6S3
πη2
V
2
0
6S3
πη2
V
2
0
；如果把油酸分子看成是球形的（球的体积公式为V=
1
6
πd3，d为球直径），计算该滴油酸溶液所含油酸分子的个数约为多少．
B．（选修模块3-4）（12分）
（1）下列说法中正确的是
C
C

A、光的偏振现象证明了光波是纵波
B、在发射无线电波时，需要进行调谐和解调
C、在白炽灯的照射下从两块捏紧的玻璃板表面看到彩色条纹，这是光的干涉现象
D、考虑相对论效应，一条沿自身长度方向运动的杆其长度总比杆静止时的长度长
（2）一列横波沿x轴正方向传播，在t0=0时刻的波形如图所示，波刚好传到x=3m处，此后x=1m处的质点比x=-1m处的质点
后
后
（选填“先”、“后”或“同时”）到达波峰位置；若该波的波速为10m/s，经过△t时间，在x轴上-3m～3m区间内的波形与t0时刻的正好相同，则△t=
0.4nsn=1.2.3…
0.4nsn=1.2.3…
．

（3）如图所示的装置可以测量棱镜的折射率，ABC表示待测直角棱镜的横截面，棱镜的顶角为α，紧贴直角边AC是一块平面镜，一光线SO射到棱镜的AB面上，适当调整SO的方向，当SO与AB成β角时，从AB面射出的光线与SO重合，则棱镜的折射率n为多少？

C．（选修模块3-5）
（1）下列说法正确的是
AC
AC
．
A、黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关
B、普朗克提出了物质波的概念，认为一切物体都具有波粒二象性．
C、波尔理论的假设之一是原子能量的量子化
D、氢原子辐射出一个光子后能量减小，核外电子的运动加速度减小
（2）如图所示是研究光电效应规律的电路．图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳极．现接通电源，用光子能量为10.5eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0V；则光电管阴极材料的逸出功为
4.5
4.5
eV，现保持滑片P位置不变，增大入射光的强度，电流计的读数
为零
为零
．（选填“为零”、或“不为零”）
（3）快中子增殖反应堆中，使用的核燃料是钚239，裂变时释放出快中子，周围的铀238吸收快中子后变成铀239，铀239（92239U）很不稳定，经过
2
2
次β衰变后变成钚239（94239Pu），写出该过程的核反应方程式：
92239U→94239Pu+2-10e
92239U→94239Pu+2-10e
．设静止的铀核92239U发生一次β衰变生成的新核质量为M，β粒子质量为m，释放出的β粒子的动能为E0，假设衰变时能量全部以动能形式释放出来，求一次衰变过程中的质量亏损．
精英家教网用如图所示的装置可以测定棱镜的折射率，其中ABC表示待测直角棱镜的横截面，棱镜的两个锐角α和β都是已知的，紧贴直角边AC的是一块平面镜，将束光线SO入射到棱镜的AB面上，适当调整SO的入射方向，使从AB面出射的光线与入射光线SO恰好重合，在这种情况下，仅需要测出一个物理量
 
就可以算出该棱镜的折射率，则计算折射率的表达式为n=
 
．

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