题目内容

精英家教网如图装置所示，水平横杆AB重量不计，B端的定滑轮重量及大小都可略去不计．BC与AB间夹角为30°，重物质量为40kg，在竖直向下力F作用下以2.5m/s2的加速度匀加速上升，求BC绳对B点的拉力和B端对杆作用力的大小和方向？（g取10m/s2）
分析：对重物受力分析，根据牛顿第二定律求出拉力的大小，从而得出绳子对B点的拉力，根据共点力平衡求出BC绳对B点的拉力和B端对杆作用力的大小和方向．
解答：解：根据牛顿第二定律得，F-mg=ma，
解得F=mg+ma=400+40×2.5N=500N．则绳子对B点的拉力为T=2F=1000N．
对B点受力分析，如图所示，根据共点力平衡得，精英家教网FBC=
T
sin30°
═
1000
1
2
=2000N，方向沿BC斜向上．
FAB=
T
tan30°
=1000×
3
=1000
3
N．方向沿AB向外，则B端对杆作用力的方向沿BA杆向里．
答：BC绳对B点的拉力为2000N，沿BC斜向上；B端对杆作用力的大小1000
3
N，沿BA杆向里．
点评：解决本题的关键能够正确地受力分析，受力分析是处理力学问题的基础，结合共点力平衡和牛顿第二定律进行求解．
练习册系列答案
相关题目
（1）用一横截面为半圆形的玻璃柱体做“测定玻璃折射率”的实验，先在白纸上放好玻璃柱体，在玻璃柱体的上侧插上两枚大头针P1和P2，然后在玻璃柱体的下侧观察，调整视线使P1的像被P2挡住．接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像．P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出的大头针位置和玻璃柱体轮廓如图1所示．
①在本题的图上画出所需的光路
②为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是
入射角i
入射角i
，
折射角r
折射角r
，在图上标出它们．
③计算折射率的公式是n=
sini
sinγ
sini
sinγ

（2）光电计时器是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图2A所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．
利用如图2B所示装置测量滑块与长1m左右的木板间动摩擦因数，图中木板固定在水平面上，木板的左壁固定有一个处于锁定状态的压缩轻弹簧（弹簧长度与木板相比可忽略），弹簧右端与滑块接触，1和2是固定在木板上适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出．现使弹簧解除锁定，滑块获得一定的初速度后，水平向右运动，光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为2.0×10-2s和5.0×10-2s，用游标卡尺测量小滑块的宽度d，卡尺示数如图2C所示．

①读出滑块的宽度d=
5.50
5.50
cm．
②滑块通过光电门1的速度v1=
2.75
2.75
m/s；滑动通过光电门2的速度v2=
1.10
1.10
m/s；
③若用米尺测量出两个光电门之间的距离为L，已知当地的重力加速为g，则滑块与木板动摩擦因数表达式为
v
2
1
-
v
2
2
2gL
v
2
1
-
v
2
2
2gL
（各量均用字母表示）．
某物理兴趣小组在一次探究活动中，想测量滑块和长木板之间的动摩擦因数．实验装置如图1所示，表面粗糙、一端装有定滑轮的长木板放在水平的实验台上；木板上有一滑块，滑块右端固定一个轻小动滑轮，钩码和弹簧测力计通过绕在滑轮上的轻细绳相连，放开钩码，滑块在长木板上做匀加速直线运动．（忽略滑轮的摩擦）


①放开钩码，滑块加速运动，读出弹簧测力计的示数F，处理纸带，得到滑块运动的加速度a；改变钩码的个数，重复实验，以弹簧测力计的示数F为纵轴，加速度a为横轴，得到的图象是纵轴截距大小等于b的一条倾斜直线，如图2所示；已知滑块和轻小动滑轮的总质量为m，重力加速度为g．则滑块和长木板之间的动摩擦因数μ=
2b
mg
2b
mg
．
②写出能减小实验误差的一条有效措施
使细线与桌面保持平行
使细线与桌面保持平行
．
（1）一轻弹簧原长为10cm，把它上端固定，下端悬挂一重为0.5N的钩码，静止时它的长度为12cm，弹簧的劲度系数为
 
N/m；现有一个带有半径为14cm的
1
4
光滑圆弧的物块静止放在水平面上，半径OA水平，OB竖直，如图1所示；将上述轻弹簧的一端拴在A点，另一端拴着一个小球，发现小球静止在圆弧上的P点，且∠BOP=30°，则小球重为
 
N．
（2）用游标卡尺测量某圆柱形金属工件的直径，其示数如图2所示，该工件的直径为
 
mm．
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（3）用如图3所示的装置做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验．小灯泡的规格为（4.5V0.3A）；电流表有0.6A和3A两个量程；电压表有3V和15V两个量程．
将以下实验步骤补充完整：
A．按如图3所示方式连接好电路，其中电流表选用0.6A的量程；电压表选用3V的量程；
B．将滑动变阻器的滑片移动到最
 
端；
C．闭合电键，移动滑动变阻器滑片的位置，在0～3.0V内测出6组不同的电压U和对应的电流I的值，并将测量数据填入表格；
D．打开电键，
 
；
E．闭合电键，移动滑动变阻器滑片的位置，在3.0～4.5V之间测出6组不同的电压U和对应的电流I的值，并将测量数据填入表格；断开电键；
F．在坐标纸上以U为横轴，I为纵轴，建立坐标系；
G．在坐标系内描出各组数据所对应的点，用平滑曲线拟合这些点；
H．拆除电路，整理仪器．
（4）某学习小组采用如图5所示的装置做“验证动能定理”实验，小车运动中所受阻力f已提前测得．
①某次实验中，在小桶中加入适当砝码使小车做加速运动，打点计时器打出的纸带如图5所示，通过正确的方法得出了打1、2两点时小车的速度大小分别为v1、v2，两点间的距离为L，设小车的质量为M，小桶和砝码的总质量为m，某同学按如下思路验证动能定理：以小车为研究对象，合外力的功为W合=mgL-fL，动能增量为△Ek=
1
2
M(
v
2
2
-
v
2
1
)，经多次实验后，他发现W合总是大于△Ek，你认为产生这种误差的原因是
 
；
②为了减小或消除以上误差，同学们提出了以下四种改进方案，你认为有效的是
 
（填选项字母）．
A．使小桶和砝码的总质量m远小于小车的质量M
B．换用水平气垫导轨结合光电计时器做实验，验证mgL是否等于
1
2
M(
v
2
2
-
v
2
1
)
C．设法得出轻细绳的拉力T，验证TL-fL是否等于
1
2
M(
v
2
2
-
v
2
1
)
D．研究小车、小桶及砝码组成的系统，验证mgL-fL是否等于
1
2
(M+m)(
v
2
2
-
v
2
1
)．
（1）建筑、桥梁工程中所用的金属材料（如钢筋钢梁等）在外力作用下会伸长，其伸长量不仅与和拉力的大小有关，还和金属材料的横截面积有关．人们发现对同一种金属，其所受的拉力与其横截面积的比值跟金属材料的伸长量与原长的比值的比是一个常数，这个常数叫做杨氏模量．用E表示，即：E=
( 
F
S
 )
( 
△L
L
 )
；某同学为探究其是否正确，根据下面提供的器材：不同粗细不同长度的同种金属丝；不同质量的重物；螺旋测微器； 游标卡尺；米尺；天平；固定装置等．设计的实验如图1所示．
该同学取一段金属丝水平固定在固定装置上，将一重物挂在金属丝的中点，其中点发生了一个微小下移h．用螺旋测微器测得金属丝的直径为D；用游标卡尺测得微小下移量为h；用米尺测得金属丝的原长为2L；用天平测出重物的质量m（不超量程）．
①在一次测量中：
a．螺旋测微器如图2甲所示，其示数为
3.853
3.853
mm；
b．游标卡尺如图2乙所示，其示数为
11.14
11.14
mm；

②用以上测量量的字母表示该金属的杨氏模量的表达式为：E=
2mgL
L2+h2
πD2h(
L2+h2
-L)
2mgL
L2+h2
πD2h(
L2+h2
-L)
．
（2）在探究“牛顿第二定律”时，某小组设计双车位移比较法来探究加速度与力的关系．实验装置如图3所示，将轨道分上下双层排列，两小车后的刹车线穿过尾端固定板，由安装在后面的刹车系统同时进行控制（未画出刹车系统）．通过改变砝码盘中的砝码来改变拉力大小．通过比较两小车的位移来比较两小车的加速度大小，是因为位移与加速度的关系式为
s=
1
2
at2；
s=
1
2
at2；
．已知两车质量均为200g，实验数据如表中所示：
实验次数 小车 拉力F/N 位移s/cm 拉力比F甲/F乙 位移比s甲/s乙
1 甲 0.1 22.3 0.50 0.51
乙 0.2 43.5
2 甲 0.2 29.0 0.67 0.67
乙 0.3 43.0
3 甲 0.3 41.0 0.75 0.74
乙 0.4 55.4
分析表中数据可得到结论：
在实验误差范围内当小车质量保持不变时，由于s∝F说明a∝F；
在实验误差范围内当小车质量保持不变时，由于s∝F说明a∝F；
．
该装置中的刹车系统的作用是
控制两车同时运动和同时停止；
控制两车同时运动和同时停止；
．
为了减小实验的系统误差，你认为还可以进行哪些方面的改进？（只需提出一个建议即可）
调整两木板平衡摩擦力（或使砝码盘和砝码的总质量远小于小车的质量等）．
调整两木板平衡摩擦力（或使砝码盘和砝码的总质量远小于小车的质量等）．
．
某学习小组用如图（a）所示装置验证加速度与力的关系．小车通过细绳与钩码相连，固定在小车上的挡光片宽度为d，光电门传感器固定在轨道上，为平衡摩擦力，他们将轨道调整为左高右低，如图中所示．实验时，将小车从某一位置由静止释放，通过光电门测出挡光片的挡光时间△t，将钩码的重力视为小车受到的拉力F．改变F，再次将小车从同一位置由静止释放，重复实验，测得多组△t和F．他们在
1
△t2
-F坐标系中，通过Excel作图，得到如图（b）所示的点．
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（1）请在图（b）中绘出
1
△t2
-F的关系图象
（2）下列关于该图象斜率的说法中正确的是
 

（A）斜率的大小与小车的质量有关       （B）斜率的大小与钩码的质量有关
（C）斜率的大小与小车释放的位置有关    （D）斜率的大小与挡光片的宽度d有关
（3）该图象在横轴上有一段截距，为使图象过坐标原点，下列措施中有效的是
 

（A）适当增大斜面左端的高度   （B）适当减小斜面左端的高度
（C）将斜面调整为水平        （D）将斜面调整为左低右高．

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