如圖1A所示，一質(zhì)量為m的物體系于長度分別為l1、l2的兩根細(xì)線上，l1的一端懸掛在天花板上，與豎直方向夾角為θ，l2水平拉直，物體處于平衡狀態(tài).現(xiàn)將l2線剪斷，求剪斷瞬時(shí)物體的加速度.

圖1

（1）下面是某同學(xué)對該題的一種解法：

解：設(shè)l1線上拉力為T1，l2線上拉力為T2，重力為mg，物體在三力作用下保持平衡T1cosθ＝mg， T1sinθ＝T2， T2＝mgtanθ.剪斷線的瞬間，T2突然消失，物體即在T2反方向獲得加速度.因?yàn)閙gtanθ＝ma，所以加速度a＝gtanθ，方向在T2反方向.你認(rèn)為這個(gè)結(jié)果正確嗎？請對該解法作出評價(jià)并說明理由.

（2）若將圖A中的細(xì)線l1改為長度相同、質(zhì)量不計(jì)的輕彈簧，如圖B所示，其他條件不變，求解的步驟和結(jié)果與（1）完全相同，即 a＝gtanθ.你認(rèn)為這個(gè)結(jié)果正確嗎？請說明理由.

解析：這是一種典型的瞬時(shí)性的問題，l2線剪斷后，由牛頓第二定律小球的加速度應(yīng)根據(jù)小球所受的合外力來判斷.但是有時(shí)由于力的變化的隱蔽性，并不能很清楚地確定合力的變化情況,這時(shí)就要根據(jù)物體后來的運(yùn)動進(jìn)行判斷.由于圖A中的小球在l2線斷后做圓周運(yùn)動，所以在l2線剪斷后的瞬間，小球應(yīng)具有與l1線垂直斜向下的切向加速度,且a＝mgsinθ/m=gsinθ.所以（1）中的說法不正確.這也說明在線斷后，繩的拉力發(fā)生了突變，它與重力的合力不再水平向右.而在圖B中，由于彈簧的兩端連接有物體，l2線剪斷后的瞬間彈簧的長度不會發(fā)生突變，所以（2）中的說法是正確的.

 


練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

實(shí)驗(yàn)填空題

（1）在做“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)時(shí)（裝置如圖1所示）下列說法中正確的是
BD
BD

A．平衡運(yùn)動系統(tǒng)的摩擦力時(shí)，應(yīng)把裝砂的小桶通過定滑輪拴在小車上
B．連接砂桶和小車的輕繩應(yīng)和長木板保持平行
C．當(dāng)改變小車或砂桶質(zhì)量時(shí)應(yīng)再次平衡摩擦力
D．小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，且應(yīng)先接通電源再釋放小車
（2）用圖2所示的電路，測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻．電池的內(nèi)阻較小，為了防止在調(diào)節(jié)滑動變阻器時(shí)造成短路，電路中用一個(gè)定值電阻R0起保護(hù)作用．除電池、開關(guān)和導(dǎo)線外，可供使用的實(shí)驗(yàn)器材還有：
（a） 電流表（量程0.6A、3A）；             
（b） 電壓表（量程3V、15V）
（c） 定值電阻（阻值1Ω、額定功率5W）    
（d） 定值電阻（阻值100Ω，額定功率200W）
（e） 滑動變阻器（陰值范圍0--10Ω、額定電流2A）
（f） 滑動變阻器（阻值范圍0--100Ω、額定電流1A）
那么
①要正確完成實(shí)驗(yàn)，電壓表的量程應(yīng)選擇
3
3
V，電流表的量程應(yīng)選擇
0.6
0.6
A； R0應(yīng)選擇
1
1
Ω的定值電阻，R應(yīng)選擇阻值范圍是
0-10
0-10
Ω的滑動變阻器．
②誤差分析：電動勢的測量值E測
＜
＜
真實(shí)值E真；內(nèi)阻的測量值r測
＜
＜
真實(shí)值r真（選填＞、＜或=）
③根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)畫出的U-I圖線如圖3所示，從圖線可得出干電池的電動勢為
1.5
1.5
V，待測干電池的內(nèi)電阻為
1.0
1.0
Ω．

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科目：高中物理 來源： 題型：

（1）某人用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，研究質(zhì)量為2千克的實(shí)驗(yàn)小車的運(yùn)動規(guī)律時(shí)，得到一條如圖1a所示的記點(diǎn)紙帶．若使用的交流電頻率為50赫茲，則作用在小車上的牽引力的大小為
2.2
2.2
牛．（假設(shè)桌面光滑）

（2）圖示1b為歐姆表測某一電阻時(shí)指針偏轉(zhuǎn)的位置，此時(shí)選擇開關(guān)撥在R×lk檔，指針恰好指在100與500之間的中間位置，則被測電阻比較準(zhǔn)確的值在下列四個(gè)數(shù)據(jù)中應(yīng)為
B
B
．
A．25KΩ     B．200KΩ    C．300KΩ       D．400KΩ
為了使測得的阻值更精確些，需要把選擇開關(guān)撥到R×
10k
10k
檔．
（3）一個(gè)學(xué)生在做平拋物體實(shí)驗(yàn)時(shí)，只畫出如圖2所示的一段曲線，忘了記下平拋開始時(shí)的坐標(biāo)原點(diǎn)．為了求出平拋的初速度，
他在曲線上取A、B、C三點(diǎn)，每相鄰兩點(diǎn)的水平距離相等，用刻度尺量出長度為a，測得A、B兩點(diǎn)的豎直距離為y1，B、C兩點(diǎn)的豎直距離為y2，由上述測量數(shù)據(jù)可知平拋運(yùn)動的初速度 v0=
a
g
y2-y1
a
g
y2-y1
．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（1）在物理實(shí)驗(yàn)中體現(xiàn)了很多的物理研究方法，如理想實(shí)驗(yàn)法、控制變量法、極限思維法、圖象法、類比法、科學(xué)假說法、微小量放大法與等效替代法等．請把合適的方法或正確的答案填在相應(yīng)的空格內(nèi)．
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①在“利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速度”的實(shí)驗(yàn)中，運(yùn)用
 
法，可以利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶測算出某點(diǎn)的瞬時(shí)速度：在“探究互成角度的兩個(gè)力的合成”的實(shí)驗(yàn)中，分別用一個(gè)力F或兩個(gè)互成角度的F1、F2，把一個(gè)一端固定的橡皮筋拉伸到同一位置，則F就是F1和F2的合力，實(shí)驗(yàn)原理采用的是
 
法．在“探究平拋運(yùn)動的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，如圖1所示，用小錘打擊彈性金屬片，金屬片把A球沿水平方向拋出，同時(shí)B球松開，自由下落，A、B兩球同時(shí)開始運(yùn)動，觀察到兩球同時(shí)落地．運(yùn)用
 
法，可以判定平拋運(yùn)動在豎直方向上的分運(yùn)動是自由落體運(yùn)動．
②圖象法是物理實(shí)驗(yàn)中一種重要的研究方法．在研究加速度與外力（質(zhì)量m一定）的關(guān)系、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律、探究彈
力大小與彈簧伸長量之間的關(guān)系三個(gè)實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)正確作出了三個(gè)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)圖象，如圖2中A、B、C所示．根據(jù)坐標(biāo)軸代表的物理量判斷，A實(shí)驗(yàn)的圖象“斜率”表示
 
；B實(shí)驗(yàn)圖象的“斜率”表示
 
；C實(shí)驗(yàn)圖象的“斜率”表示
 
．
（2）某一小型電風(fēng)扇額定電壓為4.0V，額定功率為2.4W．某實(shí)驗(yàn)小組想通過實(shí)驗(yàn)描繪出小電風(fēng)扇的伏安特性曲線．實(shí)驗(yàn)中除導(dǎo)線和開關(guān)外，還有以下器材可供選擇：
A．電源E（電動勢為4.5V）
B．電壓表V（量程為0～5V，內(nèi)阻約為4kΩ）
C．電流表A1（量程為0～0.6A，內(nèi)阻約為0.2Ω）
D．電流表A2（量程3A，內(nèi)阻約0.05Ω）；
E．滑動變阻器R1（最大阻值10Ω，額定電流1A）
F．滑動變阻器R2（最大阻值2kΩ，額定電流100mA）
①為了便于調(diào)節(jié)，減小讀數(shù)誤差和系統(tǒng)誤差，實(shí)驗(yàn)中所用電流表應(yīng)選用
 
，滑動變阻器應(yīng)選用
 
．（填所選儀器前的字母序號）．
②請你為該小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路，并把電路圖畫在虛線內(nèi)（小電風(fēng)扇的電路符號如圖3所示）．
③操作過程中發(fā)現(xiàn)，小電風(fēng)扇通電后受阻力作用，電壓表讀數(shù)小于0.5V時(shí)電風(fēng)扇沒啟動．該小組測繪出的小電風(fēng)扇的伏安特性曲線如圖4所示，由此可以判定，小電風(fēng)扇的電阻為
 
，正常工作時(shí)的發(fā)熱功率為
 
，機(jī)械功率為
 
．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（2013?廣州三模）（1）某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)試圖以圖中的滑塊為對象驗(yàn)證“動能定理”，他們在實(shí)驗(yàn)室組裝了如圖甲所示的一套裝置，另外他們還找到了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、小木塊、細(xì)沙．當(dāng)連上紙帶，釋放沙桶時(shí)，滑塊處于靜止．要完成該實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為：
①還需要的實(shí)驗(yàn)器材有
天平、刻度尺
天平、刻度尺
．
②實(shí)驗(yàn)時(shí)首先要做的步驟是
平衡摩擦力
平衡摩擦力
，為了保證滑塊受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等，沙和沙桶的總質(zhì)量應(yīng)滿足的條件是
沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量
沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量
．
③在上述的基礎(chǔ)上，某同學(xué)測得滑塊的質(zhì)量M．往沙桶中裝入適量的細(xì)沙，測得此時(shí)沙和沙桶的總質(zhì)量m．接通電源，釋放沙桶，在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上取兩點(diǎn)，測出這兩點(diǎn)的間距L和這兩點(diǎn)的速度大小v1與v2（v1＜v2）．則對滑塊，本實(shí)驗(yàn)最終要驗(yàn)證數(shù)學(xué)表達(dá)式為
mgL=
1
2
M
v
2
2
-
1
2
M
v
2
1
mgL=
1
2
M
v
2
2
-
1
2
M
v
2
1
（用題中的字母表示）．
（2）在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)中，要測量一個(gè)標(biāo)有“3V 1.5W”的燈泡兩端的電壓和通過它的電流，現(xiàn)有如下器材：
A．直流電源3V（內(nèi)阻可不計(jì)）
B．直流電表0～3A（內(nèi)阻0.1Ω）
C．直流電表0～600mA（內(nèi)阻約0.5Ω）
D．直流電壓表0～3V（內(nèi)阻約3kΩ）
E．直流電壓表0～15V（內(nèi)阻約200kΩ）
F．滑線變阻器（10Ω，1A）
G．滑線變阻器（1kΩ，300mA）
①除開關(guān)、導(dǎo)線外，為完成實(shí)驗(yàn)，需要從上述器材中選用
ACDF
ACDF
（用字母代號）
②某同學(xué)用導(dǎo)線a、b、c、d、e、f、g和h連接的電路如圖乙所示，電路中所有元器件都是完好的，且電壓表的電流表已調(diào)零．閉合開關(guān)后發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)為2V，電流表的示數(shù)為零，小燈泡不亮，則可判斷斷路的電線是
d
d
；若電壓表示數(shù)為零，電流表的示數(shù)為0.3A，小燈泡亮，則斷路的導(dǎo)線是
h
h
；若反復(fù)調(diào)節(jié)滑動變阻器，小燈泡亮度發(fā)生變化，但電壓表、電流表示數(shù)不能調(diào)為零，則斷路的導(dǎo)線是
g
g
．
③下表中的各組數(shù)據(jù)該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中測得的，根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在圖丙所示的方格紙上作出該燈泡的伏安特性曲線．
④若將該燈泡與一個(gè)10Ω的定值電阻串聯(lián)，直接接在題中電源兩端，則可以估算出該燈泡的實(shí)際功率為
1.8W
1.8W
（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

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