题目内容

宽度同为d的水平光滑直角槽,槽两边在同一水平面,上面分别放两个质量分布均匀的小球,两个球的质量相同,半径为R1和R2,每个球受到槽单侧边沿的弹力分别为FN1和FN2,己知R2>R1,则FN1和FN2的关系正确的是( )
A.FN1=FN2
B.FN1<FN2
C.FN1>FN2
D.以上条件不能确定FN1和FN2的大小关系
【答案】分析:分析小球的受力情况,由平衡条件得出小球受到的槽单侧边沿的弹力大小与两弹力夹角之间的关系.根据数学知识得出两弹力夹角的大小关系,再判断FN1和FN2的关系.
解答:解:设任意一球受到槽单侧边沿的两个弹力之间的夹角为2α,弹力大小为FN,小球的重力大小为G.由平衡条件可知,两个弹力FN的合力大小等于G,方向与G相反.
根据平衡条件得:2FNcosα=G,得FN=
己知R2>R1,由几何知识得知,两个FN2之间的夹角较小,cosα较大,FN较小,即有:FN1>FN2
故选C
点评:此题运用平衡条件和几何知识结合进行分析,也可以根据合力与分力的关系:两个分力大小一定,夹角越大,合力越小进行判断.
练习册系列答案
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(2011?海南)现要通过实验验证机械能守恒定律.实验装置如图1所示:水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨;导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块,其总质量为M,左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连;遮光片两条长边与导轨垂直;导轨上B点有一光电门,可以测试遮光片经过光电门时的挡光时间t,用d表示A点到导轨低端C点的距离,h表示A与C的高度差,b表示遮光片的宽度,s表示A,B 两点的距离,将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度.用g表示重力加速度.完成下列填空和作图;
(1)若将滑块自A点由静止释放,则在滑块从A运动至B的过程中,滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为
Mg
h
d
s
-mgs
Mg
h
d
s
-mgs
.动能的增加量可表示为
1
2
(m+M)
b2
t2
1
2
(m+M)
b2
t2
.若在运动过程中机械能守恒,
1
t2
与s的关系式为
1
t2
=
2(hM-dm)g
(M+m)db2
s
=
2(hM-dm)g
(M+m)db2
s

(2)多次改变光电门的位置,每次均令滑块自同一点(A点)下滑,测量相应的s与t值,结果如下表所示:
1 2 3 4 5
s(m) 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400
t(ms) 8.22 7.17 6.44 5.85 5.43
1
t2
(×104s-2
1.48 1.95 2.41 2.92 3.39
以s为横坐标,
1
t2
为纵坐标,在答题卡上对应图2位置的坐标纸中描出第1和第5个数据点;根据5个数据点作直线,求得该直线的斜率k=
2.40
2.40
×104m-1.?s-2(保留3位有效数字).

由测得的h、d、b、M和m数值可以计算出
1
t2
-s
直线的斜率ko,将k和ko进行比较,若其差值在试验允许的范围内,则可认为此试验验证了机械能守恒定律.

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