18．如圖，一輕繩將質(zhì)量為m1的小球掛在木箱內(nèi)，木箱的質(zhì)量為m2．一恒力F豎直向上作用在木箱上，使木箱向上做勻加速直線運動，小球距離木箱底板的距離為s．不計空氣阻力，重力加速度為g．
（1）求木箱上升時輕繩對小球的拉力大��；
（2）某時刻開始輕繩突然斷了，求經(jīng)過多長時間，小球與木箱底板相碰．

分析 （1）先以木箱及小球整體為研究對象，由牛頓第二定律求出整體的加速度，再以小球為研究對象，運用牛頓第二定律求繩子的拉力．
（2）繩突然斷了，小球做豎直上拋運動，木箱做加速度增大的勻加速運動，當(dāng)木箱與小球的位移之差等于s時，小球與木箱底板相碰運用牛頓第二定律與位移公式求解．

解答 解：（1）設(shè)木箱上升時的加速度為a，輕繩對小球的拉力為T，根據(jù)牛頓第二定律，
對木箱及小球整體有：F-（m1+m2）g=（m1+m2）a…①
對小球有：T-m1g=m1a…②
聯(lián)立①②，得 T=$\frac{{m}_{1}}{{m}_{1}+{m}_{2}}$F…③
（2）設(shè)輕繩斷后小球的加速度為a1，木箱的加速度為a2，取豎直向上為正方向，根據(jù)牛頓第二定律得：
-m1g=m1a1 …④
 F-m2g=m2a2…⑤
設(shè)輕繩斷開時木箱的速度為v，小球與木箱底板相碰的時間為t，根據(jù)運動學(xué)規(guī)律，得：
（vt+$\frac{1}{2}{a}_{2}{t}^{2}$）-（vt+$\frac{1}{2}{a}_{1}{t}^{2}$）=s…⑥
聯(lián)立③～⑤，得：t=$\sqrt{\frac{2{m}_{2}s}{F}}$…⑦
答：（1）木箱上升時輕繩對小球的拉力大小是$\frac{{m}_{1}}{{m}_{1}+{m}_{2}}$F；
（2）某時刻開始輕繩突然斷了，經(jīng)過$\sqrt{\frac{2{m}_{2}s}{F}}$時間，小球與木箱底板相碰．

點評 涉及兩個及以上相互作用的物體，要靈活選擇研究對象，采用整體法和隔離法結(jié)合研究，比較簡潔．第2問題，要理解成追擊問題，分析出位移關(guān)系是關(guān)鍵．

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

3．如圖所示，兩物體用兩根輕質(zhì)細(xì)線分別懸掛在天花板上，兩細(xì)線與水平方向夾角分別為60°和45°，A、B間拴接的輕質(zhì)彈簧恰好處于水平狀態(tài)，則下列判斷正確的是（　�。�
A．A、B的質(zhì)量之比為1：$\sqrt{3}$
B．A、B所受彈簧彈力大小之比為$\sqrt{3}$：$\sqrt{2}$
C．懸掛A、B的細(xì)線上拉力大小之比為$\sqrt{2}$：1
D．懸掛A、B的細(xì)線上拉力大小之比為1：$\sqrt{3}$

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

4．起重機(jī)以1m/s2的加速度將質(zhì)量為1 000kg的貨物由靜止開始勻加速向上提升，g取10m/s2，則起重機(jī)對貨物做的功率是（　　）
A．500WB．4 500 WC．5 000WD．5 500 W

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

6．一列周期為0.4秒的簡諧波在均勻介質(zhì)中沿x軸傳播，該波在某一時刻的波形如圖所示，此時振動還只發(fā)生在O、M之間；A、B、C是介質(zhì)中的三個質(zhì)點，平衡位置分別位于2m、3m、6m處．此時B的速度方向為-y方向，下列說法正確的是（　　）
A．該波沿x軸正向傳播，波速為20m/s
B．A質(zhì)點比B質(zhì)點晚振動0.05s
C．B質(zhì)點此時的位移為1cm
D．若該波與另一列沿x軸正向傳播且波長為16m的波相遇，可以發(fā)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

13．華山異常險峻，為方便游客，景區(qū)設(shè)置了索道．如圖所示，傾斜索道與水平面夾角為30°．當(dāng)載人車廂沿鋼索勻加速向上運動時，車廂內(nèi)站立的人對廂底的壓力為其體重的1.5倍．車廂對人的摩擦力大小與人所受重力大小的比值為（　�。�
A．$\frac{\sqrt{3}}{3}$B．$\frac{1}{2}$C．$\frac{\sqrt{3}}{2}$D．$\sqrt{3}$

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

3．在x軸下方有一個場強(qiáng)為E0的有理想邊界的勻強(qiáng)電場區(qū)域，場強(qiáng)方向沿+x方向，該區(qū)域是邊長為2L的正方形，邊界和頂點的坐標(biāo)如圖甲所示，某種帶正電的粒子從坐標(biāo)為（0，-2L）的P點以速度v0沿+y方向射入電場，粒子恰好從電場右邊界的中點A射出電場，整個環(huán)境為真空中且粒子重力忽略不計．
（1）求該帶電粒子的比荷$\frac{q}{m}$；
（2）將原勻強(qiáng)電場區(qū)域改為如圖乙所示的交變電場，交變電場變化的周期為T=$\frac{L}{2{v}_{0}}$，從t=0開始，每個周期T內(nèi)，前$\frac{T}{5}$內(nèi)場強(qiáng)為+4E1，后$\frac{4T}{5}$內(nèi)場強(qiáng)為-E1（場強(qiáng)沿+x方向為正），大量的上述粒子仍然以速度v0從P點沿+y方向持續(xù)射和有界電場，最終所有粒子恰好全部能從有界電場的上邊界離開電場（即向上穿過x軸），求圖乙中E1的值；（忽略粒子間的相互作用力）
（3）在圖甲的x軸上方某區(qū)域內(nèi)存在一個圓形的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場方向垂直于xOy坐標(biāo)平面，要使在（2）問情境下所有從電場上邊界離開電場的粒子經(jīng)過該磁場集團(tuán)后都能會聚于坐標(biāo)為（2L，3L）的C點，求符合要求的圓形區(qū)域的最小半徑r和與之對應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小．

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科目：高中物理 來源： 題型：實驗題

10．某研究性學(xué)習(xí)小組圍繞一個量程為30mA的電流計展開探究．

（1）為測量該電流計的內(nèi)阻，同學(xué)甲設(shè)計了如圖（a）所示電路．圖中電源電動勢未知，內(nèi)阻不計．閉合開關(guān)，將電阻箱阻值調(diào)到20Ω時，電流計恰好滿偏；將電阻箱阻值調(diào)到80Ω時，電流計指針指在如圖（b）所示位置，則電流計的讀數(shù)為12mA．由以上數(shù)據(jù)可得電流計的內(nèi)阻Rg=30Ω． 
（2）同學(xué)乙將甲設(shè)計的電路稍作改變，將電流計串聯(lián)上兩個表筆，如圖（c）所示，設(shè)計出一個簡易的歐姆表，并將表盤的電流刻度轉(zhuǎn)換為電阻刻度：閉合開關(guān)，將兩表筆短接，調(diào)節(jié)電阻箱，使指針指在“30mA”處，再保持電阻箱阻值不變，在兩表筆間接不同阻值的已知電阻找出對應(yīng)的電流刻度，則“10mA”處對應(yīng)表筆間電阻阻值為180Ω，b表筆應(yīng)為黑色表筆（填“紅”或“黑”）．
（3）若該歐姆表使用一段時間后，電池內(nèi)阻變大不能忽略，電動勢不變，但將兩表筆短接，指針仍能滿偏，按正確使用方法再進(jìn)行測量，其測量結(jié)果與原結(jié)果相比將變大（填“變大”、“變小”或“不變”）．

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

7．線圈匝數(shù)為300，將磁鐵的一極在0.2s內(nèi)插入螺線管，在這段時間里線圈的磁通量由1.2×10-5Wb減至0.2×10-5Wb．求：
（1）螺線圈兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢有多大？
（2）如果線圈和電流表的總電阻是6Ω，則感應(yīng)電流有多大？

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科目：高中物理 來源： 題型：實驗題

8．三個同學(xué)根據(jù)不同的實驗條件，進(jìn)行了“探究平拋運動規(guī)律”的實驗：

（1）甲同學(xué)采用如圖1所示的裝置．用小錘打擊彈性金屬片，金屬片把A球沿水平方向彈出，同時B球被松開，自由下落，觀察到兩球同時落地，改變小錘打擊的力度，即改變A球彈出時的速度，兩球仍然同時落地，這說明平拋運動的物體在豎直方向上做自由落體運動．
（2）乙同學(xué)采用如圖2所示的裝置．兩個相同的弧形軌道M、N，分別用于發(fā)射小鐵球P、Q，其中N的末端與可看做光滑的水平板相切；兩軌道上端分別裝有電磁鐵C、D；調(diào)節(jié)電磁鐵C、D的高度，使AC=BD，從而保證小鐵球P、Q在軌道出口處的水平初速度v0相等，現(xiàn)將小鐵球P、Q分別吸在電磁鐵C、D上，然后切斷電源，使兩小鐵球能以相同的初速度v0同時分別從軌道M、N的下端射出．實驗可觀察到的現(xiàn)象應(yīng)是P球會砸中Q球，僅僅改變弧形軌道M的高度，重復(fù)上述實驗，仍能觀察到相同的現(xiàn)象，這說明平拋運動的物體在水平方向上做勻速直線運動．
（3）丙同學(xué)采用頻閃攝影的方法拍攝到如圖3所示的“小球做平拋運動”的照片．圖中每個小方格的邊長為1.25cm，則由圖可求得v0=2$\sqrt{gL}$（用L、g表示），其值是0.7m/s．（g取9.8m/s2）．

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同步練習(xí)冊答案