题目内容

16.如图所示,用细线将质量为m的氢气球拴在车厢地板上的A点,此时细线与水平面成θ=37°角,气球与固定在水平车顶上的压力传感器按触,小车静止时,细线恰好伸直但无弹力,压力传感器的示数为气球重力的0.5倍,已知重力加速度为g,sin37°=0.6,cos37°=0.8,现要保持细线方向不变而使传感器示数为零.下列方法中可行的是(  )
A.小车向右做加速运动.加速度大小为0.5g
B.小车向左做加速运动,加速度大小为0.5g
C.小车向右做减速运动.加速度大小为$\frac{2}{3}$g
D.小车向左做减速运动.加速度大小为$\frac{2}{3}$g

分析 车厢静止时,通过对气球受力分析可求出气球受到的浮力;当压力传感器示数为零时,根据牛顿第二定律求小车的加速度,分析运动状态.

解答 解:当小车静止时,细线恰好伸直但无弹力,对气球受力分析,受到重力、支持力和浮力,根据受力平衡
$G+{F}_{N}^{\;}={F}_{浮}^{\;}$
根据题意知,${F}_{N}^{\;}=\frac{G}{2}$
所以有${F}_{浮}^{\;}=\frac{3}{2}G$
当压力传感器示数为零时,对气球受力分析如图

竖直方向:${F}_{浮}^{\;}=G+Fsinθ$①
竖直方向:Fcosθ=ma②
联立①②代入数据得$a=\frac{2}{3}g$,方向水平向左
故小车向右做减速运动
故选:C

点评 对于动力学问题,正确分析物体的受力情况,画出受力图是解题的基础,并要灵活运用正交分解法列方程.

练习册系列答案
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1.某兴趣小组利用自由落体运动测定重力加速度,实验装置如图所示. 倾斜的球槽中放有若干个小铁球,闭合开关K,电磁铁吸住第1个小球. 手动敲击弹性金属片M,M与触头瞬间分开,第1个小球开始下落,M迅速恢复,电磁铁又吸住第2个小球. 当第1个小球撞击M时,M与触头分开,第2个小球开始下落…. 这样,就可测出多个小球下落的总时间. 
(1)在实验中,下列做法正确的有BD.
(A)电路中的电源只能选用交流电源
(B)实验前应将M调整到电磁铁的正下方
(C)用直尺测量电磁铁下端到M的竖直距离作为小球下落的高度
(D)手动敲击M的同时按下秒表开始计时
(2)实验测得小球下落的高度H=1.980m,10个小球下落的总时间T=6.5s. 可求出重力加速度g=9.4m/s2. (结果保留两位有效数字)
(3)在不增加实验器材的情况下,请提出减小实验误差的两个办法.增加小球下落的高度;多次重复实验,结果取平均值
(4)某同学考虑到电磁铁在每次断电后需要时间Vt 磁性才消失,因此,每个小球的实际下落时 间与它的测量时间相差Vt,这导致实验误差. 为此,他分别取高度H1 和H2,测量n个小球下落的总时间T1和T2. 他是否可以利用这两组数据消除Vt对实验结果的影响?请推导说明.由H1=$\frac{1}{2}$g($\frac{{T}_{1}}{n}-△t$)2和H2=$\frac{1}{2}$g($\frac{{T}_{2}}{n}-△t$)2,可得g=$\frac{2{n}^{2}(\sqrt{{H}_{1}}-\sqrt{{H}_{2}})^{2}}{({T}_{1}-{T}_{2})^{2}}$,因此可以消去△t的影响.

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