综合题10.0分
物理

为了研究人们用绳索跨越山谷过程中绳索拉力的变化规律,同学们设计了如右图所示的实验装置。他们将不可伸长的轻绳两端通过力传感器(不计质量及长度)固定在相距为D的两立柱上,固定点分别为P和Q,P低于Q,绳长为LLD)。他们首先在绳上距离P点10cm处(标记为C)系上质量为m的重物(不滑动),由力传感器测出绳PC、QC的拉力大小TPTQ。随后,改变重物悬挂点C的位置,每次将P到C点的距离增加10cm,并读出测力计的示数,最后得到TPTQ与绳长PC的关系曲线如图所示。由实验可知:

(1)曲线Ⅱ中拉力最大时,C与P点的距离为________cm,该曲线为________(选填:TPTQ)的曲线。

(2)在重物从P移到Q的整个过程中,受到最大拉力的是________(选填:P或Q)点所在的立柱。

(3)在曲线Ⅰ、Ⅱ相交处,可读出绳的拉力T0=________N,它与LDm和重力加速度g的关系为T0=________。

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

60(56~64之间的值均可)、TP

解析

该题属于信息给予题,考查学生获取信息的能力和利用数学知识解决物理问题的能力,是一道考查能力的好题.

①由曲线II的最高点拉力最大,对应的横坐标,设PC和QC与水平的夹角为,对C点的平衡可知,开始C点靠近P点,因,则,即,结合两曲线左侧部分,II曲线靠上则为的曲线。

②比较两图象的顶点大小可知,I曲线的最高点更大,代表有最大拉力。

③两曲线的交点表示左右的绳拉力大小相等,读出纵坐标为,设CQ绳与立柱的夹角为,延长CQ线交另立柱上,构成直角三角形,则,两拉力相等构成菱形由力的平衡可知,则

考查方向

本题主要考查了共点力平衡的条件及其应用

解题思路

选取结点C为研究的对象,对它进行受力分析,根据结点C的受力即可判断.

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

Q

解析

该题属于信息给予题,考查学生获取信息的能力和利用数学知识解决物理问题的能力,是一道考查能力的好题.

①由曲线II的最高点拉力最大,对应的横坐标,设PC和QC与水平的夹角为,对C点的平衡可知,开始C点靠近P点,因,则,即,结合两曲线左侧部分,II曲线靠上则为的曲线。

②比较两图象的顶点大小可知,I曲线的最高点更大,代表有最大拉力。

③两曲线的交点表示左右的绳拉力大小相等,读出纵坐标为,设CQ绳与立柱的夹角为,延长CQ线交另立柱上,构成直角三角形,则,两拉力相等构成菱形由力的平衡可知,则

考查方向

本题主要考查了共点力平衡的条件及其应用

解题思路

选取结点C为研究的对象,对它进行受力分析,根据结点C的受力即可判断.

第3小题正确答案及相关解析

正确答案

4.30(4.25~4.35之间的值均可),

解析

该题属于信息给予题,考查学生获取信息的能力和利用数学知识解决物理问题的能力,是一道考查能力的好题.

①由曲线II的最高点拉力最大,对应的横坐标,设PC和QC与水平的夹角为,对C点的平衡可知,开始C点靠近P点,因,则,即,结合两曲线左侧部分,II曲线靠上则为的曲线。

②比较两图象的顶点大小可知,I曲线的最高点更大,代表有最大拉力。

③两曲线的交点表示左右的绳拉力大小相等,读出纵坐标为,设CQ绳与立柱的夹角为,延长CQ线交另立柱上,构成直角三角形,则,两拉力相等构成菱形由力的平衡可知,则

考查方向

本题主要考查了共点力平衡的条件及其应用

解题思路

选取结点C为研究的对象,对它进行受力分析,根据结点C的受力即可判断.