题目内容

拟如图所示，质量为80kg的物体放在安装在小车上的水平磅秤上，小车在平行于斜面的拉力F作用下沿斜面无摩擦地向上运动，现观察到物体在磅秤上读数为1000N．已知斜面倾角θ=30°，小车与磅秤的总质量为20kg．
（1）拉力F为多少？
（2）物体对磅秤的静摩擦力为多少？
（3）若小车与斜面间有摩擦，动摩擦因数为 $数学公式$ ，斜面质量为100kg，试求斜面对地面的压力和摩擦力分别为多少？（A一直静止在地面上）

解：
（1）选物体为研究对象，受力分析如图所示：

将加速度a沿水平和竖直方向分解，则有：
F_N1-mg=masinθ
解得a=5m/s²
取小车、物体、磅秤这个整体为研究对象，受力分析如图所示：

根据牛顿第二定律得
F-Mgsinθ=Ma
∴F=Mgsinθ+Ma=1000N
（2）f=Macosθ=200 $\text{[math]}$
根据牛顿第三定律得知，物体对磅秤的静摩擦力大小为200 $\text{[math]}$ ．

（3）对斜面受力分析如图所示．
f=F_N2′sinθ+f′cosθ=Mgcosθsinθ+μMgcos²θ=500 $\text{[math]}$
F_N3=M_Ag+F_N2′cosθ-f′sinθ=M_Ag+Mgcoscos²θ-μMgcosθsinθ=1500N
根据牛顿第三定律得，斜面对地面的压力大小为1500N，方向向下，斜面对地面的摩擦力大小为500 $\text{[math]}$ ，方向水平向左．
分析：（1）先以物体为研究对象，分析受力情况，将加速度分析为水平和竖直两个方向，根据牛顿第二定律求出加速度，再以小车、物体、磅秤这个整体为研究对象，由牛顿第二定律求解拉力．
（2）根据牛顿第二定律求出磅秤对物体的静摩擦力，再由牛顿第三定律求出物体对磅秤的静摩擦力．
（3）以斜面为研究对象，分析受力，作出力图，根据牛顿第二定律求出地面对斜面的支持力和静摩擦力，再由牛顿第三定律求解斜面对地面的压力和摩擦力．
点评：本题运用牛顿运动定律研究三个物体的问题，首先要灵活选择研究对象，其次要正确分析物体的受力情况．

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（17分）（1）某物理兴趣小组采用如图所示的装置深入研究平抛运动。质量分别为和的A、B小球处于同一高度，M为A球中心初始时在水平地面上的垂直投影。用小锤打击弹性金属片，使A球沿水平方向飞出，同时松开B球，B球自由下落。A球落到地面N点处，B球落到地面P点处。测得=0.04kg，=0.05kg，B球距地面的高度是1.225m，M、N点间的距离为1.500m，则B球落到P点的时间是____________s，A球落地时的动能是__________J。（忽略空气阻力，g取9.8）

（2）某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性曲线，可供选用的器材如下：
小灯泡L，规格“4.0V，0.7A”；
电流表A₁，量程3A，内阻约为；
电流表A₂，量程0.6A，内阻；
电压表V，量程3V，内阻；
标准电阻，阻值；
标准电阻，阻值；
滑动变阻器，阻值范围；
学生电源E，电动势6V，内阻不计；
开关S及导线若干。
①甲同学设计了如图1所示的电路来进行测量，当通过L的电流为0.46A时，电压表的示数如图2所示，此时L的电阻为________________。

②乙同学又设计了如图3所示的电路来进行测量，电压表指针指在最大刻度时，加在L上的电压值是_________________V。
③学习小组认为要想更准确地描绘出L完整的伏安特性曲线，需要重新设计电路。请你在乙同学的基础上利用所供器材，在图4所示的虚线框内补画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号。