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1、初步學(xué)會(huì)協(xié)調(diào)地運(yùn)用五官觀察現(xiàn)象。知道觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的一般程序。

10.(2000年上海，21)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室中可產(chǎn)生水平方向的、大小可調(diào)節(jié)的風(fēng)力，現(xiàn)將一套有小球的細(xì)直桿放入風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室，小球孔徑略大于細(xì)桿直徑.(如圖1-3-10所示)

圖1-3-10

(1)當(dāng)桿在水平方向上固定時(shí)，調(diào)節(jié)風(fēng)力的大小，使小球在桿上勻速運(yùn)動(dòng).這時(shí)小球所受的風(fēng)力為小球所受重力的0.5倍，求小球與桿間的滑動(dòng)摩擦因數(shù).

(2)保持小球所受風(fēng)力不變，使桿與水平方向間夾角為37°并固定，則小球從靜止出發(fā)在細(xì)桿上滑下距離s所需時(shí)間為多少？

(sin37°=0.6,cos37°=0.8)

[解析] (1)設(shè)小球受的風(fēng)力為F，小球質(zhì)量為m，因小球做勻速運(yùn)動(dòng)，則F=μmg，F=0.5mg,所以μ=0.5

(2)如圖所示，設(shè)桿對(duì)小球的支持力為N，摩擦力為F_f，小球受力產(chǎn)生加速度，沿桿方向有Fcosθ+mgsinθ-F_f=ma

垂直于桿方向

N+Fsinθ-mgcosθ=0

又F_f=μN(yùn)

可解得a=

由s=at²，得t=

[答案] (1)0.5　 (2)

9.豎直向上拋出一個(gè)物體，不計(jì)空氣阻力，上升到最高點(diǎn)所需時(shí)間為t₁.如果有空氣阻力，且以同樣的速度拋出此物體，則上升到最高點(diǎn)所需時(shí)間為t₂，從最高點(diǎn)再落回到拋出點(diǎn)所需時(shí)間為t₃.試證明：t₃>t₁>t₂.

[解析] 設(shè)豎直上拋物體的初速度為v₀，如果沒(méi)有空氣阻力，上升的高度為h，則有t₁=　　 ①

如果有空氣阻力，設(shè)由空氣阻力產(chǎn)生的加速度為a,上升的高度為h′，則有t₂=　 ②

小球落到拋出點(diǎn)的距離仍為h′,則有t₃=　　　　　　　 ③

所以得t₁>t₂,t₃>t₂.

然后再比較t₁、t₃的大小.

由①、②、③式得t₁=t₂　 t₃=t₂

所以

因?yàn)?i>a>0,所以t₃>t₁,證得t₃>t₁>t₂

[答案] 略

8.質(zhì)量為55 kg的人站在井下一質(zhì)量為15 kg的吊臺(tái)上，利用圖1-3-9所示的裝置用力拉繩，將吊臺(tái)和自己提升起來(lái).若吊臺(tái)起動(dòng)時(shí)的加速度是0.2 m/s²，求此時(shí)人對(duì)吊臺(tái)的壓力和繩中的張力.

圖1-3-9

[解析] 對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用牛頓第二定律，得：2F_T-(m_人+m_合)g=(m_人+m_合)a

所以F_T=(m_人+m_合)(a+g)=×(55+15)×(0.2+9.8)N=350 N

對(duì)人應(yīng)用牛頓第二定律，得：F_T+F_N-m_人g=m_人a

所以F_N=m_人(a+g)-F_T=55×(0.2+9.8) N-350 N=200 N

由牛頓第三定律得：人對(duì)吊臺(tái)的壓力：F_N′=F_N=200 N

[答案] 200 N;350 N

7.一物體放置在傾角為θ的斜面上，斜面固定于加速上升的電梯中，加速度為a，如圖1-3-8所示.在物體始終相對(duì)于斜面靜止的條件下，下列說(shuō)法中正確的是

①當(dāng)θ一定時(shí)，a越大，斜面對(duì)物體的正壓力越小

②當(dāng)θ一定時(shí)，a越大，斜面對(duì)物體的摩擦力越大

③當(dāng)a一定時(shí)，θ越大，斜面對(duì)物體的正壓力越小

④當(dāng)a一定時(shí)，θ越大，斜面對(duì)物體的摩擦力越小

圖1-3-8

A.①③　　　　　 　　　　 　　 B.②④ 　　　　　　　　 C.①④　　　　　 　　 　　 D.②③

[解析] 物體受力情況如圖所示，

將加速度沿平行于斜面方向和垂直于斜面方向分解，分別在該兩方向應(yīng)用牛頓第二定律，得：F_N-mgcosθ=macosθ

所以F_N=mgcosθ+macosθ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ①

F_μ-mgsinθ=mgsinθ

所以F_μ=mgsinθ+masinθ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ②

由①式可知：θ一定時(shí)，a越大，F_N越大；a一定時(shí)，θ越大，F_N越小.

由②式可知，θ一定時(shí)，a越大，F_μ越大；a一定時(shí)，θ越大，F_μ越大.

[答案] D

6.放在光滑水平面上的物體受到三個(gè)水平力的作用處于靜止?fàn)顟B(tài).如圖1-3-7所示，其中F₁和F₂互相垂直，在保持其中兩個(gè)力不變的情況下，若單獨(dú)撤去F₁力可產(chǎn)生2 m/s²的加速度.若單獨(dú)撤去F₃力可產(chǎn)生4 m/s²的加速度，則F₃力和F₂力之間夾角α及單獨(dú)撤去F₂力時(shí)產(chǎn)生的加速度大小分別為

圖1-3-7

A.120°,2 m/s²　　　　 B.120°,2 m/s²　 C.150°,2 m/s²　　　　 D.150°,2 m/s²

[解析] 由于物體在F₁、F₂、F₃共同作用下靜止，故三個(gè)力的合力為零，則F₁、F₂的合力與F₃等大、反向，它們產(chǎn)生的加速度也有這種關(guān)系，

所以有　 a₁²+a₂²=a₃²

a₂=

F₂與F₁、F₂合力的夾角為sinθ=

θ=30°

則α=150°

[答案] D

5.某人在地面最多能舉起60 kg的物體，而在一豎直運(yùn)動(dòng)的升降機(jī)中，最多能舉起80 kg的物體，此時(shí)升降機(jī)的加速度大小是______，其運(yùn)動(dòng)性質(zhì)是______；若升降機(jī)以此加速度豎直加速上升時(shí)，人在升降機(jī)內(nèi)最多能舉起質(zhì)量為_(kāi)_____的物體.(g取10 m/s²)

[解析] 在地面上該人最多能舉起60 kg的重物，說(shuō)明他能承受的最大壓力(或最多能提供的支持力)F_N=m₀g=600 N.當(dāng)他在豎直運(yùn)動(dòng)的升降機(jī)中能舉起80 kg的物體時(shí)，說(shuō)明質(zhì)量為80 kg的物體對(duì)人只產(chǎn)生600 N的壓力，可見(jiàn)物體處于失重狀態(tài)，且具有向下的加速度，設(shè)加速度大小為a，則由牛頓第二定律，得：mg-F_N=ma.

代入數(shù)值可得：　 a=2.5 m/s².

即升降機(jī)以大小為2.5 m/s²的加速度加速向下運(yùn)動(dòng)或向上做勻減速直線運(yùn)動(dòng).

若升降機(jī)以該加速度勻加速上升時(shí)，此人能舉起的最大質(zhì)量為m′，則由牛頓第二定律，得：

F_N-m′g=m′a.

解得：　 m′=48 kg.

[答案] 2.5 m/s²;勻加速下降或勻減速向上運(yùn)動(dòng)；48 kg

4.如圖1-3-6所示，在豎直方向運(yùn)動(dòng)的升降機(jī)內(nèi)，一質(zhì)量為m的物體被一伸長(zhǎng)的彈簧拉住靜止在升降機(jī)水平底板上.現(xiàn)發(fā)現(xiàn)A突然被拉向右方，則升降機(jī)可能的運(yùn)動(dòng)情況是

圖1-3-6

①向上運(yùn)動(dòng)的加速度減小　　　　　　　　　　 ②向上運(yùn)動(dòng)的加速度增大

③由加速向上運(yùn)動(dòng)變?yōu)閯蛩傧蛏线\(yùn)動(dòng)　　　　　 ④由減速向下運(yùn)動(dòng)變?yōu)閯蛩傧蛳逻\(yùn)動(dòng)

A.①③④　　　　　　 　 B.②③④　　　　　　　 C.只有①　　　　 　　 　　 D.只有②

[解析] 原物體相對(duì)地板靜止，說(shuō)明彈簧彈力等于地板對(duì)物體的靜摩擦力.物體突然被拉向右方，說(shuō)明地板對(duì)物體的靜摩擦力的最大值突然變小，物體受到的地板的支持力突然減小.設(shè)物體質(zhì)量為m，地板支持力為F，向上的加速度為a，則由牛頓第二定律，得：F-mg=ma,所以F=mg+ma.顯然，向上的加速度a減小時(shí)，F將減小，從而出現(xiàn)物體被拉動(dòng)的情況.[答案] A

3.豎直向上射出的子彈，到達(dá)最高點(diǎn)后又豎直落下，如果子彈所受的空氣阻力與子彈的速率大小成正比，則

①子彈剛射出時(shí)的加速度值最大

②子彈在最高點(diǎn)時(shí)的加速度值最大

③子彈落地時(shí)的加速度值最小

④子彈在最高點(diǎn)時(shí)的加速度值最小

正確的是

A.①③　　　　　　 　　　 B.②④　　　　　 　　　 C.①④　　　　　　 　 　　 D.②③

[解析] 由于空氣阻力與速率成正比，所以，在上升過(guò)程中子彈剛射出時(shí)阻力最大，在下落過(guò)程中落地時(shí)阻力最大.又由于子彈上升過(guò)程中阻力方向和重力方向相同，下落過(guò)程中阻力方向和重力方向相反.所以，子彈剛射出時(shí)加速度最大，落地時(shí)加速度最小.

[答案] A

2.圖1-3-5中A為電磁鐵，C為膠木秤盤，A和C(包括支架)的總質(zhì)量為M.B為鐵片，質(zhì)量為m.整個(gè)裝置用輕繩懸掛于O點(diǎn).當(dāng)電磁鐵通電，鐵片被吸上升的過(guò)程中，輕繩拉力F的大小為

圖1-3-5

A.F=mg　　　　　　　　　 B.mg<F<(M+m)g　　　　　 C.F=(M+m)g　　　　 　　　 D.F>(M+m)g

[解析] 選整個(gè)系統(tǒng)為研究對(duì)象，通電后，鐵片B將加速向上運(yùn)動(dòng)，整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量中心在加速上移，處于超重狀態(tài)，故懸繩拉力大于系統(tǒng)總重力，即F>(M+m)g.

[答案] D