题目内容

17.如图所示,两个质量分别为m1=1kg,m2=2kg的物体置于光滑水平面上,中间用轻质弹簧秤连接,两个大小分别为F1=4N、F2=10N的水平拉力分别作用在m1、m2上,则(  )
A.弹簧秤的示数是10N
B.弹簧秤的示数是14N
C.在突然撤去F1的瞬间,m2的加速度不变
D.在突然撤去F1的瞬间,m1的加速度大小为6m/s2

分析 以两物体组成的系统为研究对象,由牛顿第二定律求出系统的加速度,然后以其中一个物体为研究对象,由牛顿第二定律求出弹簧称的示数;弹簧的弹力不能突变,分析弹力撤去后物体的受力情况,然后根据物体的受力情况是否变化,进一步判断物体加速度是否变化.

解答 解:AB、对系统研究,根据牛顿第二定律得,整体加速度a=$\frac{{F}_{2}-{F}_{1}}{{m}_{1}+{m}_{2}}$=$\frac{10-4}{1+2}$=2m/s2;隔离对m2研究,有F2-F=m2a,则F=6N.所以弹簧秤的示数为6N.故AB错误;
C、在突然撤去F1的瞬间,弹簧的弹力不变,则m2的受力不变;故瞬时加速度不变;故C正确;
D、在突然撤去F1的瞬间,弹簧的弹力不变,则m1的瞬时加速度a=$\frac{F}{{m}_{1}}$=$\frac{6}{1}$=6m/s2;故D正确;
故选:CD.

点评 本题运用整体法和隔离法结合求解弹簧秤的弹力和瞬时加速度问题;注意明确撤去外力时,弹簧的弹力不能突变,只要能正确分析出弹力大小,再结合牛顿第二定律即可求解.

练习册系列答案
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8.如图(a)所示,两个完全相同的“人”字型金属轨道面对面正对着固定在竖直平面内,间距为d,它们的上端公共轨道部分保持竖直,下端均通过一小段弯曲轨道与一段直轨道相连,底端置于绝缘水平桌面上.MM′、PP′(图中虚线)之下的直轨道MN、M′N′、PQ、P′Q′长度均为L且不光滑(轨道其余部分光滑),并与水平方向均构成37°斜面,在左边轨道MM′以下的区域有垂直于斜面向下、磁感强度为B0的匀强磁场,在右边轨道PP′以下的区域有平行于斜面但大小未知的匀强磁场Bx,其它区域无磁场.QQ′间连接有阻值为2R的定值电阻与电压传感器(e、f为传感器的两条接线).另有长度均为d的两根金属棒甲和乙,它们与MM′、PP′之下的轨道间的动摩擦因数均为μ=$\frac{1}{8}$.甲的质量为m、电阻为R;乙的质量为2m、电阻为2R.金属轨道电阻不计.
先后进行以下两种操作:
操作Ⅰ:将金属棒甲紧靠竖直轨道的左侧,从某处由静止释放,运动到底端NN′过程中棒始终保持水平,且与轨道保持良好电接触,计算机屏幕上显示的电压-时间关系图象U-t图如图(b)所示(图中U已知);
操作Ⅱ:将金属棒甲紧靠竖直轨道的左侧、金属棒乙(图中未画出)紧靠竖直轨道的右侧,在同一高度将两棒同时由静止释放.多次改变高度重新由静止释放,运动中两棒始终保持水平,发现两棒总是同时到达桌面.(sin37°=0.6,cos37°=0.8)

(1)试求操作Ⅰ中甲到MM′的速度大小;
(2)试求操作Ⅰ全过程定值电阻上产生的热量Q;
(3)试求右边轨道PP′以下的区域匀强磁场Bx的方向和大小.

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