正确率60.0%如图所示为探究电荷间相互作用力的示意图,图中金属球$${{A}}$$带正电,置于绝缘支架上,带电小球$${{B}}$$悬于绝缘丝线的下端,质量为$${{m}}$$.当悬挂在$${{P}_{1}}$$点的$${{B}}$$球静止时,两带电小球刚好在同一高度,此时绝缘丝线与竖直方向的夹角为$${{θ}{,}}$$重力加速度为$${{g}{,}}$$则()
C
A.$${{A}}$$、$${{B}}$$间的库仑力为$$\frac{m g} {\mathrm{t a n} \theta}$$
B.$${{A}}$$、$${{B}}$$间的库仑力为$${{m}{g}{{s}{i}{n}}{θ}}$$
C.将悬点移到$${{P}_{2}{,}}$$平衡时$${{B}}$$低于$${{A}}$$
D.将悬点移到$${{P}_{2}{,}}$$平衡时$${{A}}$$、$${{B}}$$仍在同一高度
2、['受力分析', '直接合成法解决三力平衡问题']正确率40.0%如图所示,一条细线一端与地板上的物体$${{B}}$$相连,另一端绕过质量不计的定滑轮与小球$${{A}}$$相连,定滑轮用另一条细线悬挂在天花板上的$${{O}{'}}$$点,细线与竖直方向所成角度为$${{α}}$$,则()
C
A.无论物体$${{B}}$$在地板上左移还是右移,只要距离足够小,$${{α}}$$角将不变
B.增大小球$${{A}}$$的质量,$${{α}}$$角一定减小
C.如果将物体$${{B}}$$在地板上向右移动一点,静止时,$${{B}}$$所受摩擦力变大
D.悬挂定滑轮的细线的弹力可能等于小球$${{A}}$$的重力
3、['库仑定律计算及其简单应用', '直接合成法解决三力平衡问题']正确率40.0%如图所示,真空中有两个点电荷$${{q}}$$ $${{1}}$$,$${{q}}$$ $${{2}}$$,它们的质量分别为$${{m}}$$ $${{1}}$$,$${{m}}$$ $${{2}}$$,现在用两根绝缘细丝线拴挂在天花板上,在库仑力作用下两根丝线与竖直方向夹角为$${{α}}$$和$${{β}}$$,且两点电荷此时处于同一水平线上,用$${{T}}$$ $${{1}}$$和$${{T}}$$ $${{2}}$$分别为两根丝线的弹力,则以下说法中正确的是()
B
A.若$${{α}{>}{β}}$$,则有$${{m}}$$ $${{2}}$$$${{>}{m}}$$ $${{1}}$$,$${{T}}$$ $${{2}}$$$${{<}{T}}$$ $${{1}}$$
B.若$${{α}{>}{β}}$$,则有$${{m}}$$ $${{2}}$$$${{>}{m}}$$ $${{1}}$$,$${{T}}$$ $${{2}}$$$${{>}{T}}$$ $${{1}}$$
C.若$${{α}{>}{β}}$$,则有$${{q}}$$ $${{2}}$$$${{>}{q}}$$ $${{1}}$$,$${{T}}$$ $${{2}}$$$${{>}{T}}$$ $${{1}}$$
D.若$${{α}{>}{β}}$$,则有$${{q}}$$ $${{2}}$$$${{<}{q}}$$ $${{1}}$$,$${{T}}$$ $${{2}}$$$${{<}{T}}$$ $${{1}}$$
4、['直接合成法解决三力平衡问题']正确率40.0%如图,支架固定在水平地面上,其倾斜的光滑直杆与地面成$${{3}{0}^{∘}}$$
A
A.$${{1}{:}{\sqrt {3}}}$$
B.$${{1}{:}{2}}$$
C.
D.$$\sqrt3 \colon\, 2$$
5、['平衡状态的定义及条件', '直接合成法解决三力平衡问题', '区分相互作用力与平衡力']正确率40.0%$${{2}{0}{1}{6}}$$
B
A.$${{T}_{1}}$$和$${{T}_{2}}$$是一对作用力与反作用力
B.运动员两手缓慢撑开时,$${{T}_{1}}$$和$${{T}_{2}}$$都会变小
C.$${{T}_{2}}$$一定大于$${{G}}$$
D.$$T_{1}+T_{2}=G$$
6、['受力分析', '直接合成法解决三力平衡问题']正确率60.0%人在单杠上做引体向上,双臂平行和双臂张开(如图甲和乙)都可以把自己向上升起。关于两种状态下,人的双臂用力的大小及它们的合力的大小,下列说法正确的是$${{(}{)}}$$
B
A.甲图姿势时双臂用力大
B.乙图姿势时双臂用力大
C.甲图姿势时双臂合力大
D.乙图姿势时双臂合力大
7、['用三角形法则解决平衡问题', '直接合成法解决三力平衡问题']正确率40.0%如图所示,两小球$${{A}{、}{B}}$$
A
A.$${{4}{:}{3}}$$
B.$${{3}{:}{4}}$$
C.$${{3}{:}{5}}$$
D.$${{5}{:}{8}}$$
8、['受力分析', '直接合成法解决三力平衡问题']正确率60.0%实验表明,由同等材料制成的绳子越粗,则能承受的最大拉力越大.某重物$${{G}}$$
B
A.$${{o}{a}}$$应最粗
B.$${{o}{b}}$$应最粗
C.$${{o}{c}}$$应最粗
D.三根绳子的粗细相同
9、['库仑定律计算及其简单应用', '直接合成法解决三力平衡问题']正确率40.0%如图所示,两个带电量分别为$${{Q}_{1}}$$
D
A.$${{Q}_{1}}$$与$${{Q}_{2}}$$可能为异种电荷
B.$$Q_{1}=3 Q_{2}$$
C.$$Q_{1}=\frac{m g d^{2}} {8 k q}$$
D.$$Q_{2}=\frac{\sqrt{3} m g d^{2}} {8 k q}$$
10、['受力分析', '直接合成法解决三力平衡问题', '库仑力作用下的动力学问题']正确率60.0%如图甲所示,带电小球$${{A}}$$用绝缘细线悬挂于$${{O}}$$点,细线的长为$${{L}{,}{O}}$$点正下方$${\sqrt {3}{L}}$$处固定一带电的小球$${{B}}$$,由于库仑力的作用,细线与竖直方向的夹角$${{θ}{=}{{3}{0}^{∘}}{,}}$$这时$${{A}}$$球的带电量为$${{q}_{1}}$$;如果将$${{A}}$$球的带电量改为$${{q}_{2}}$$,且改变细线的长,使$${{A}}$$与$${{B}}$$在同一水平线上,这时细线与竖直方向的夹角也为$${{θ}{=}{{3}{0}^{∘}}{,}}$$如图乙所示,不计小球的大小,$${{B}}$$球的带电量保持不变,则$$\frac{q_{1}} {q_{2}}$$为$${{(}{)}}$$
A
A.$${{1}}$$
B.$${\sqrt {3}}$$
C.$$\frac{\sqrt3} {2}$$
D.$$\frac{\sqrt{3}} {3}$$
第一题解析:
小球$$B$$受重力$$mg$$、库仑力$$F$$和绳的拉力$$T$$作用平衡。根据受力分析,库仑力的水平分量与拉力的水平分量平衡,竖直分量与重力平衡。因此:
水平方向:$$F = T \sin \theta$$
竖直方向:$$T \cos \theta = mg$$
联立解得库仑力$$F = mg \tan \theta$$,故选项A错误,B错误。
当悬点移到$$P_2$$时,$$A$$、$$B$$间的距离减小,库仑力增大,$$B$$球会被吸引得更低,故选项C正确,D错误。
答案:C
第二题解析:
设$$A$$球质量为$$m_A$$,$$B$$物体质量为$$m_B$$。系统平衡时,$$OA$$绳的拉力$$T_1 = m_A g$$,$$OB$$绳的拉力$$T_2 = m_B g$$。定滑轮受力平衡,$$O'$$点细线的弹力$$T$$满足:
$$T \cos \alpha = T_1 + T_2$$
$$T \sin \alpha = T_1 - T_2$$
若$$B$$左移或右移,$$T_2$$方向改变,$$T$$方向随之改变,$$α$$角会变化,故选项A错误。
增大$$m_A$$,$$T_1$$增大,$$α$$角增大,故选项B错误。
$$B$$右移时,$$T_2$$的水平分量增大,$$B$$所受摩擦力增大,故选项C正确。
当$$T_1 = T_2$$时,$$T = 2T_1 \cos \alpha$$,若$$α = 60^\circ$$,$$T = T_1$$,故选项D可能正确。
答案:C、D
第三题解析:
两电荷间的库仑力大小相等,设为$$F$$。对$$q_1$$和$$q_2$$分别受力分析:
对$$q_1$$:$$T_1 \cos \alpha = m_1 g$$,$$T_1 \sin \alpha = F$$
对$$q_2$$:$$T_2 \cos \beta = m_2 g$$,$$T_2 \sin \beta = F$$
联立得:$$\frac{m_1}{m_2} = \frac{\tan \beta}{\tan \alpha}$$
若$$\alpha > \beta$$,则$$\tan \alpha > \tan \beta$$,故$$m_2 > m_1$$。由$$T = \frac{mg}{\cos \theta}$$,因$$\alpha > \beta$$,$$\cos \alpha < \cos \beta$$,故$$T_1 > T_2$$。
答案:A
第四题解析:
设杆的倾角为$$30^\circ$$,环受重力$$mg$$和杆的支持力$$N$$。将重力分解为沿杆和垂直杆的分量:
沿杆分量:$$mg \sin 30^\circ = ma$$,得$$a = \frac{g}{2}$$
垂直杆分量:$$N = mg \cos 30^\circ = \frac{\sqrt{3}}{2} mg$$
环与球的加速度相同,故$$a = \frac{g}{2}$$。对球受力分析,绳的拉力$$T$$满足:
$$T \cos \theta = mg$$
$$T \sin \theta = ma = \frac{mg}{2}$$
解得$$\tan \theta = \frac{1}{2}$$,故$$\frac{T}{N} = \frac{mg / \cos \theta}{\sqrt{3} mg / 2} = \frac{2}{\sqrt{3} \cos \theta}$$。
由$$\tan \theta = \frac{1}{2}$$,$$\cos \theta = \frac{2}{\sqrt{5}}$$,代入得$$\frac{T}{N} = \frac{\sqrt{5}}{\sqrt{3}}$$。
答案:无正确选项(题目不完整)
第五题解析:
$$T_1$$和$$T_2$$是两根绳子的拉力,不是作用力与反作用力,故选项A错误。
运动员撑开时,两绳夹角增大,$$T_1$$和$$T_2$$减小,故选项B正确。
竖直方向平衡:$$T_1 \cos \theta + T_2 \cos \theta = G$$。因$$\theta > 0$$,$$T_2 > \frac{G}{2}$$,但不一定$$T_2 > G$$,故选项C错误。
$$T_1 + T_2 \neq G$$,除非$$\theta = 0$$,故选项D错误。
答案:B
第六题解析:
双臂平行时,两臂拉力方向相同,合力$$F = 2T$$;双臂张开时,两臂拉力夹角增大,合力$$F = 2T \cos \theta$$。为达到相同的上升效果,双臂张开时需更大的拉力,故选项B正确。
两种姿势的合力相同(均等于人体重力),故选项C、D错误。
答案:B
第七题解析:
设$$A$$、$$B$$质量分别为$$m_A$$、$$m_B$$。对$$A$$受力分析:$$T = m_A g$$;对$$B$$受力分析:$$T \cos \theta = m_B g$$,$$T \sin \theta = F$$(库仑力)。
联立得:$$\frac{m_A}{m_B} = \frac{1}{\cos \theta}$$。若$$\theta = 37^\circ$$,$$\cos \theta = \frac{4}{5}$$,则$$\frac{m_A}{m_B} = \frac{5}{4}$$。
答案:无正确选项(题目不完整)
第八题解析:
设三根绳子的拉力分别为$$T_a$$、$$T_b$$、$$T_c$$。根据结点平衡:
$$T_a \cos 30^\circ + T_b \cos 30^\circ = G$$
$$T_a \sin 30^\circ = T_b \sin 30^\circ + T_c$$
解得$$T_a = T_b$$,$$T_c = 0$$。但实际上$$T_c$$不为零,故$$oa$$和$$ob$$受力较大,需更粗。
答案:B
第九题解析:
两电荷对$$q$$的库仑力合力向上平衡重力。设$$Q_1$$、$$Q_2$$均为正电荷,则:
$$F_1 = \frac{k Q_1 q}{(d/2)^2}$$,$$F_2 = \frac{k Q_2 q}{(d/2)^2}$$
竖直分量:$$F_1 \cos 30^\circ + F_2 \cos 30^\circ = mg$$
解得:$$Q_1 + Q_2 = \frac{mg d^2}{2 \sqrt{3} k q}$$。若$$Q_1 = 3 Q_2$$,则$$Q_1 = \frac{3 mg d^2}{8 \sqrt{3} k q}$$,$$Q_2 = \frac{mg d^2}{8 \sqrt{3} k q}$$。
答案:B、D
第十题解析:
甲图中,$$A$$球受库仑力$$F_1 = \frac{k q_1 Q}{(\sqrt{3} L)^2}$$,平衡时:
$$F_1 = mg \tan 30^\circ$$,即$$\frac{k q_1 Q}{3 L^2} = \frac{mg}{\sqrt{3}}$$
乙图中,$$A$$球与$$B$$水平距离为$$L \cot 30^\circ = \sqrt{3} L$$,库仑力$$F_2 = \frac{k q_2 Q}{3 L^2}$$,平衡时:
$$F_2 = mg \tan 30^\circ$$,即$$\frac{k q_2 Q}{3 L^2} = \frac{mg}{\sqrt{3}}$$
联立得:$$\frac{q_1}{q_2} = 1$$。
答案:A