题目内容

13.如图所示,两根等长光滑金属杆AB和CD相互平行,斜靠在竖直墙壁上固定不动,倾角为θ,一个圆筒从金属杆的上部以初速度v0滑下;若保持两金属杆倾角不变,将两金属杆间的距离减小后固定不动,仍将圆筒放在两金属杆上部同一位置以初速度v0滑下,下列判断正确的是(  )
A.圆筒受到弹力作用,该弹力是圆筒发生形变引起的
B.将两金属杆间的距离减小后,圆筒下滑的时间变短
C.将两金属杆间的距离减小后,两金属杆对圆筒的支持力的合力变小
D.圆筒越长,圆筒下滑到下部BD处时的速度越小

分析 圆筒从金属杆下滑过程中,受到重力、两杆的支持力,将两杆间的距离稍减小后,两杆支持力的合力不变,根据牛顿第二定律,圆筒沿金属杆下滑的加速度不变,再结合位移时间关系和速度位移关系式分析下滑时间和到达BD处时的速度变化情况

解答 解:A、圆筒受到弹力,该弹力是金属杆发生形变引起的,故A错误;
C、在垂直于金属杆方向研究,金属杆给圆柱两个支持力${F}_{N1}^{\;}$、${F}_{N2}^{\;}$,它们的合力与圆筒重力沿垂直于斜面向下的分力大小相等,方向相反,并且${F}_{N1}^{\;}={F}_{N2}^{\;}$,受力分析如图,设${F}_{N1}^{\;}$和${F}_{N2}^{\;}$的夹角为α,由力的矢量三角形,可得$2{F}_{N1}^{\;}cos\frac{α}{2}=mgcosθ$,所以当两金属杆间的距离减小后固定不动,金属杆给圆筒两个支持力${F}_{N1}^{\;}$和${F}_{N2}^{\;}$的夹角α变小,而合力不变,故C错误;
B、根据牛顿第二定律,mgsinθ=ma,得a=gsinθ,所以当两金属杆间的距离减小后加速度不变,由$x=\frac{1}{2}a{t}_{\;}^{2}$得$t=\sqrt{\frac{2x}{a}}$,圆筒下滑的时间不变,故B错误;
D、圆筒越长,沿金属杆下滑的位移减小,根据${v}_{\;}^{2}=2ax$,可知圆筒下滑到下部BD处时的速度越小,故D正确;
故选:D

点评 解决本题的关键是对圆筒进行受力情况的分析,对所受的力不在同一平面内的问题,应根据等效关系转化在同一平面内的力再进行分析.

练习册系列答案
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12.在“探究求合力的方法”的实验中
(1)本实验采用的科学方法是B
A.理想实验法   B.等效替代法     C.控制变量法       D.建立物理模型法
(2)为了减小实验误差,实验时应AB
A.拉橡皮条的绳细一些且长一些,实验效果较好
B.拉橡皮条时,弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行
C.实验中,先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程,然后只需调节另一个弹簧秤拉力的大小和方向,把橡皮条另一端拉到O点
D.拉力F1和F2的夹角越大越好
(3)下面是该实验中的两个实验步骤:
A.在水平放置的方木板上固定一张白纸,用图钉把橡皮条的一端固定在方木板上,另一端拴上两个绳套,通过细绳同时用两个弹簧测力计(弹簧测力计与方木板平面平行)互成角度地拉橡皮条,使它与细绳的结点到达某一位置O点,在白纸上用铅笔记下O点的位置和读出两个弹簧测力计的示数F1和F2.
B.只用一只弹簧测力计,通过细绳拉橡皮条,使它的伸长量与两个弹簧测力计拉时相同,读出此时弹簧测力计的示数F′和记下细绳的方向.
请指出以上步骤中的错误或疏漏:
A中是没有记录两拉力的方向.B中是没有说明把结点拉到O点.
(4)如图甲是某同学在白纸上根据实验结果作出的力的示意图,F 和F′中F是F1和F2合力的实际测量值.
(5)某同学在坐标纸上画出了如图乙所示的两个已知力F1和F2,图中小正方形的边长表示2N,两力的合力用F表示,F1、F2与F的夹角分别为θ1和θ2的关系正确的有BC
A.F1=4N     B.F=12N      C.θ1=45°    D.θ1<θ2.

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