题目内容

20.如图所示,天花板上用细绳吊起两个用轻弹簧相连的小球,两小球质量分别为mA=2m,mB=3m,两小球均保持静止.当突然剪断细绳瞬间,上面小球A与下面小球B的加速度为(  )
A.aA=g    aB=gB.aA=g   aB=0C.aA=2.5g  aB=0D.aA=0   aB=g

分析 根据平衡求出弹簧的弹力大小,剪断细线的瞬间,弹簧的弹力不变,结合牛顿第二定律分别求出A、B的加速度大小.

解答 解:细线剪断前,弹簧的弹力F=3mg,
剪断细绳的瞬间,弹簧的弹力大小不变,对A分析,${a}_{A}=\frac{F+2mg}{2m}=2.5g$,对B分析,${a}_{B}=\frac{3mg-F}{3m}=0$,
故选:C.

点评 本题考查了牛顿第二定律的瞬时问题,知道弹簧剪断的瞬间,弹簧的弹力不变,结合牛顿第二定律进行求解,基础题.

练习册系列答案
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15.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)试判断图(a)中的e、f两条接线,哪一条连接电压传感器的正接线柱;
(2)试求操作Ⅰ中甲释放时距MM′的高度h;
(3)试求操作Ⅰ中定值电阻上产生的热量Q;
(4)试问右边轨道PP′以下的区域匀强磁场Bx的方向和大小如何?在图(c)上画出操作Ⅱ中计算机屏幕上可能出现的几种典型的U-t关系图象.
9.风力发电机是将风能(气流的动能)转化为电能的装置,在能源危机日趋严重的今天日渐被更多的国家重视和开发.世界上最大海上风电场--伦敦阵列于2013年7月正式投入运营.此风电场位于伦敦泰晤士河口外,长达20公里,面积约100平方公里,安装有175台着床式风车.风力发电机主要部件包括风轮机、齿轮箱,发电机等.如图1所示,风车风轮机叶片长度r=60m,风轮机叶片旋转所扫过的面积为发电机可接受风能的面积.已知风能的利用率为K=25%,ρ=1.3kg/m3

(1)依据现有技术,大约是v=3m/s的速度(微风的程度),便可以开始发电.此时风电场一台风车的发电功率为多少?
(2)若考虑轮休和检修,发电时风电场有$\frac{2}{5}$的风车处于关闭状态.又因发电机自身的损耗,发电机输出效率为η,请写出当风速为v时,此风电场的总输出功率的表达式(用题中所给的符号)?
(3)发电机原理可以简化为以下两种模型:
模型一:如图2所示,两磁极固定,让N匝矩形线圈在磁感强度为B的匀强磁场中绕线圈的中轴线匀速转动,转动的角速度为ω,线圈的面积为S,求当线圈处于图示位置(线圈平面与磁场平行)时,线圈上产生的感应电动势E为多大?
模型二:仍如图2所示,线圈固定,让两磁极绕线圈中轴线逆时针转动,设转动过程中垂直于线圈平面的磁感强度分量B随时间变化可以简化为如图3所示,请定性画出感应电动势随时间的变化图.

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