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    如图，将质量m=2kg的圆环套在与水平面成37°角的直杆上，直杆固定不动，环的直径略大于杆的截面直径，环与杆间动摩擦因数μ=0.5，对环施加一个竖直向上的拉力F，使环由静止开始运动，已知t=1s 内环通过的位移为0.5m．
    （1）若环沿杆向下运动，求F的大小；
    （2）若环沿杆向上运动，且t=1s时撤去拉力，求环沿杆向上运动过程中克服摩擦力做功的大小．

    解：（1）环做匀加速运动：a==1m/s2
    向下运动时，F＜mg，据牛顿第二定律，有：
    （mg-F）sin37°-μ（mg-F）cos37°=ma
    代入数据得：F=10N
    （2）向上运动时，F＞mg，据牛顿第二定律：
    （F-mg）sin37°-μ（F-mg）cos37°=ma
    代入数据得：F=30N
    即若环沿杆向上运动：f1=μ（Fcos37°-mg cos37°）=4N
    1s内克服摩擦力做功：W1=f1s1=2J
    撤去力F后：f2=μmg cos37°=8N
    环减速上升：a2=g sin37°+μg cos37°=10m/s2
    s2==0.05m，W2=f2s2=0.4J
    向上运动中克服摩擦力做功为：W=W1+W2=2.4J
    答：（1）若环沿杆向下运动，求F的大小为10N；
    （2）若环沿杆向上运动，且t=1s时撤去拉力，环沿杆向上运动过程中克服摩擦力做功的大小为2.4J．
    分析：（1）先根据位移时间公式求出加速度，然后对环受力分析，受重力、拉力、支持力和摩擦力，根据牛顿第二定律列方程求解；
    （2）根据位移时间公式求出加速度，然后对环受力分析，受重力、拉力、支持力和摩擦力，根据牛顿第二定律列方程求解出拉力F；撤去拉力后，先根据牛顿第二定律求加速度，求出最大位移，然后求解克服摩擦力做功的大小．
    点评：本题是先根据运动情况求解加速度，然后再运用牛顿第二定律求出合力，确定物体的受力情况．
    练习册系列答案
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    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：阅读理解

    （1）某研究性学习小组用如图1所示装置验证机械能守恒定律．图中悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝，当悬线摆至电热丝处时能瞬间被烧断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动．在水平地面上放上白纸，上面覆盖着复写纸，当小球落在复写纸上时，会在下面白纸上留下痕迹．用重垂线确定出A、B点在白纸上的投影点N、M．用米尺量出AN的高度H、BM的高度h，算出A、B两点的竖直距离，再量出M、C之间的距离x，即可验证机械能守恒定律．已知重力加速度为g，小球的质量为m．

    ①用题中所给的物理量表示出小球从A到B过程中，重力势能的减少量△EP=
    mg（H-h）
    mg（H-h）
    ，动能的增加量△Ek=
    mgx2
    4h
    mgx2
    4h
    ；
    ②要想验证小球从A到B的过程中机械能守恒，只需验证关系式
    H-h=
    x2
    4h
    H-h=
    x2
    4h
    成立即可．
    （2）①在“测金属电阻率”实验中，用螺旋测微器测得金属丝的直径的读数如图2所示，则直径d=
    0.900
    0.900
    mm．
    ②测得接入电路的金属丝的长度为L，已知其电阻大约为25Ω．
    在用伏安法测其电阻时，有下列器材供选择，除必选电源（电动势1.5V，内阻很小）、导线、开关外，电流表应选
    Al
    Al
    ，电压表应选
    V2
    V2
    ，滑动变阻器应选
    R1
    R1
    ．（填代号）并将设计好的测量电路原理图画在虚框内（图3）．
    电流表 A1（量程40mA，内阻约0.5Ω）
    电流表A2（量程10mA，内阻约0.6Ω）
    电压表V1 （量程6V，内阻约30kΩ）
    电压表V2（量程1.2V，内阻约的20kΩ）
    滑动变阻器R1（范围0-10Ω）
    滑动变阻器R2（范围0-2kΩ）

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    科目：高中物理 来源： 题型：阅读理解

    （1）如图1是利用重物自由下落验证机械能守恒定律的实验装置．质量 m=1.00kg 的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点．如图所示为选取的一条符合实验要求的纸带，O 为第一个点，A、B、C 为从合适位置开始选取的三个连续点（其他点未画出）．已知打点计时器每隔 0.02s打一次点，当地的重力加速度 g=9.80m/s2
    ①某位同学做“验证机械能守恒定律”的实验，下列操作步骤中错误的是
     

    A．把电磁打点计时器固定在铁架台上，用导线连接到低压交流电源
    B．将连有重锤的纸带穿过限位孔，将纸带和重锤提升到一定高度
    C．先释放纸带，再接通电源
    D．更换纸带，重复实验，根据记录处理数据
    ②选取O点到B点来验证机械能守恒定律，重物重力势能减少量△EP=
     
     J；动能增加量
    △Ek=
     
     J．（结果取三位有效数字） 实验的结论是
     
    ．
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    （2）如图2某小灯泡上标有“6V 3W”字样，现要测量其正常发光时的实际电阻，实验室提供下列器材：
    A、电压表量程（0～3V，内阻约2kΩ）
    B、电压表量程（0～l5V，内阻约6kΩ）
    C、电流表量程（0～0.6A，内阻约0.5Ω）
    D、电流表量程量程2（0～3A，内阻约0.1Ω）
    E、滑动变阻器 （20Ω，2A）
    F、学生电源（直流10V）及开关、导线等
    ①实验中电压表量程应选择
     
    （填“A”或“B”），
    电流表量程应选择
     
    （填“C”或“D”）；
    ②按照实验电路图在图甲中把实验的实物连线图补充完整；
    ③准确连接电路后，在闭合开关前滑动变阻器的滑片应该移到
     
    端（填“最左”或“最右”）；
    ④闭合开关后，调节滑动变阻器使小灯泡达到其正常发光所需电压，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的电阻的测量值为
     
    ．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    精英家教网（1）下列说法正确的是
     

    A．广播电台、电视台发射无线电波时需要进行调制
    B．用激光“焊接”剥落的视网膜利用了激光的相干性好
    C．麦克耳孙-莫雷实验结果表明：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的
    D．经典物理学的时空观认为时间和空间是脱离物质而存在的
    （2）如图所示，一条红色光线和另一条紫色光线，以不同的角度同时沿不同的半径方向射入同一块半圆形玻璃砖，其透射光线都是由圆心O点沿OC方向射出．则可知
     

    A．AO是红光，它穿过玻璃砖所需时间较长
    B．AO是紫光，它穿过玻璃砖所需时间较长
    C．在单缝衍射实验中，若仅将入射光由紫光变为红光，则中央明纹变宽
    D．在双缝干涉实验中，若仅将入射光由紫光变为红光，则中央明纹变宽
    （3）如图所示，A、B之间的距离为3L0，水平面光滑，质量为m的物体（可视为质点）左端精英家教网与劲度系数为K的轻质弹簧连接，右端与劲度系数为2K的轻质弹簧连接，左右两弹簧原长均为L0，弹簧的另一端均固定在墙壁上．将物体拉离平衡位置，放手后，物体在光滑水平面上往复运动，证明物体的运动是简谐运动并求简谐运动的平衡位置．

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    科目：高中物理 来源： 题型：阅读理解

    Ⅰ（1）某同学设计了一个测量物体质量的装置，如图1所示，其中P是光滑水平面，A是质量为M的带夹子的已知质量金属块，Q是待测质量的物体．已知该装置的弹簧振子做简谐振动的周期为T=2π
    m
    k
    ，其中m是振子的质量，K是与弹簧的劲度系数有关的常数，当只有A物体振动时，测得其振动周期为T1，将待测物体Q固定在A上后，测得振动周期为T2，则待测物体的质量为
     
    ．
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    如果这种装置与天平都在太空站中使用，
    A．天平仍可以用来测质量，这种装置不能用来测质量
    B．这种装置仍可以用来测质量，天平不能用来测质量
    C．这种装置和天平都可以用来测质量
    D．这种装置和天平都不能用来测质量
    （2）某课题研究小组，收集了数码相机、手机等用旧了的各种类型的电池，及从废旧收音机上拆下的电阻、电容、电感线圈．现从这些材料中选取两个待测元件，一是电阻R0（约为2kΩ），二是手机中常用的锂电池（电动势E标称值为3.7V，允许最大放电电流为100mA）．在操作台上还准备了如下实验器材：
    A．电压表V（量程4V，电阻RV约为4.0kΩ）
    B．电流表A1（量程100mA，电阻RA1约为5Ω）
    C．电流表A2（量程2mA，电阻RA2约为50Ω）
    D．滑动变阻器R1（0～20Ω，额定电流1A）
    E．电阻箱R2（0～999.9Ω，最小分度值0.1Ω）
    F．开关S一只、导线若干
    Ⅱ（1）为了测定电阻R0的阻值，小组的一位成员，设计了如图2所示的电路原理图并选取了相应的器材（电源用待测的锂电池），其设计或器材选取中有不妥之处，你认为应该怎样调整？
     
    ．
    （2）在实际操作过程中，发现滑动变阻器R1、电流表A1已损坏，请用余下的器材测量锂电池的电动势E和内阻r．
    ①请你在图3方框中画出实验电路图（标注所用器材符号）
    ②为了便于分析，一般采用线性图象处理数据，请写出与线性图象对应的相关物理量间的函数关系式
     
    ．

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    科目：高中物理 来源： 题型：阅读理解

    请完成以下两小题
    （1）为了测定滑块与桌面之间的动摩擦因数，某同学设计了如图所示的实验装置．其中，a是质量为m的滑块（可视为质点），b是可以固定于桌面的滑槽（滑槽末端与桌面相切）．第一次实验时，将滑槽固定于水平桌面的右端，滑槽的末端与桌面的右端M对齐，让滑块a从滑槽上最高点由静止释放滑下，落在水平地面上的P点；第二次实验时，将滑槽沿桌面向左移动并固定，测出滑槽的末端N与桌面的右端M的距离为L，让滑块a再次从滑槽上最高点由静止释放滑下，落在水平地面上的P′点．然后测得MO=2.5L，OP=3L，OP′=2L．不计空气阻力．则滑块a与桌面间的动摩擦因数 μ=
     

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    （2）某学习小组通过实验来研究电器元件Z的伏安特性曲线．他们在实验中测得电器元件Z两端的电压与通过它的电流的数据如下表：
    U/V 0.00 0.20 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50
    I/A 0.00 0.10 0.20 0.30 0.36 0.38 0.40
    现备有下列器材
    A．低压直流电源：电压6V，内阻不计
    B．电流表：量程为0-0.6A-3A，0.6A内阻约为10Ω，3A内阻约为2Ω
    C．电压表：量程为0-3V-15V，3V内阻约为7.2kΩ，15V内阻约为36kΩ
    E．滑动变阻器：阻值为0～10Ω，额定电流为3A的
    F．电键K，导线若干
    ①按提供的器材，在实物图（a）（见答题纸）上连接正确的实验电路，要求测量误差尽可能小
    ②利用这些数据绘出的电器元件Z的伏安特性曲线如图（b）所示，分析曲线说明通过电器元件Z的电流随电压变化的特点
    ③若把电器元件Z接入如图（c）所示的电路中时，通过Z的电流为0.10A，已知A、B两端电压恒为1.5V，则此时灯泡L的功率为
     
    W．
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