Question

【題目】為了較準(zhǔn)確地測量某細(xì)線所能承受的最大拉力，甲、乙兩位同學(xué)分別進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)。

(1)甲同學(xué)操作如下：

如圖a所示，將細(xì)線上端固定，在其下端不斷增掛鉤碼，直至掛第4個鉤碼(每個鉤碼重為G)時，細(xì)線突然斷裂，甲同學(xué)將3G記為細(xì)線所能承受的最大拉力

(2)乙同學(xué)操作如下：

①用刻度尺測出細(xì)線的長度l；

②按圖b所示將細(xì)線左端固定，右手捏住細(xì)線另端，然后將3個鉤碼掛在細(xì)線上；

③捏住細(xì)線的右手沿水平刻度尺緩慢向右移動，直至細(xì)線斷裂，測出此時細(xì)線兩端的水平距離d。

(3)若細(xì)線質(zhì)量、伸長及細(xì)線與鉤碼間的摩擦均忽略不計(jì)，根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，請完成下列內(nèi)容：

①測量結(jié)果較準(zhǔn)確的是_______________(選填“甲”或“乙”)同學(xué)；

②乙同學(xué)的測量結(jié)果是_____________(用題中所給物理量的字母表示)；

③在乙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)細(xì)線剛斷時鉤碼兩側(cè)細(xì)線的夾角________(選填“>”、“=”或“＜”)120°。

Answer 1

【答案】 乙 ＞

【解析】 ① 甲同學(xué)的方案中鉤碼只能一個一個加，使得測量的細(xì)線拉力不連續(xù)，造成測量的不準(zhǔn)確，所以乙同學(xué)的測量結(jié)果較準(zhǔn)確。

②當(dāng)繩子斷時，根據(jù)共點(diǎn)力平衡求出繩子的最大拉力。繩子與豎直方向夾角的正弦值為：

sinθ=d/L，

根據(jù)平衡有：2Fcosθ=G，

解得最大拉力為：F= .

③根據(jù)共點(diǎn)力平衡得出細(xì)線上拉力的合力大小不變，大小等于物體重力3G，細(xì)線上的拉力大小大于3G，根據(jù)力的平行四邊形定則，兩側(cè)細(xì)線的夾角大于120°。