- 共点力平衡的条件及其应用
- 共305题
如图所示，小球用细绳系住，绳的另一端固定于O点。现用水平力F缓慢推动斜面体，小球在斜面上无摩擦地滑动，细绳始终处于直线状态，当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平，此过程中斜面对小球的支持力FN以及绳对小球的拉力FT的变化情况是
正确答案
解析
本题考察物体的受力分析、共点力的动态平衡问题。 物体在三个共点力作用下达到平衡状态，其中一个力的大小和方向均不发生变化时：一个力的方向不变，另一个力方向改变，利用力的三角形法则； 另外两个力中，另外两个力方向均改变，利用力的三角形与几何三角形相似。 对小球进行受力分析如图所示，则题干描述的动态过程可通过力的三角形边长的变化替代。 图中黑线代表小球的重力，蓝色代表细绳中的拉力FT，红色代表斜面弹力FN
知识点
如图，一平行板电容器的两个极板竖直放置，在两极板间有一带电小球，小球用一绝缘轻线悬挂于O点，现给电容器缓慢充电，使两极板所带电荷量分别为＋Q和－Q，此时悬线与竖直方向的夹角为
正确答案
2Q
解析
设电容器电容为C，第一次充电后两极板之间的电压为
两极板之间电场的场强为
式中d为两极板间的距离。
按题意，当小球偏转角
Tcosθ1＝mg③
Tsinθ1＝qE④
式中T为此时悬线的张力。
联立①②③④式得
设第二次充电使正极板上增加的电荷量为
联立⑤⑥式得
代入数据解得
知识点
如图，在固定斜面上的一物块受到一外力的作用，F平行于斜面上。若要物块在斜面上保持静止，F的取值应有一定范围，已知其最大值和最小值分别为F1和F2（F2＞0）.由此可求出
正确答案
解析
设物块受到的最大静摩擦力为f，对物块受力分析可知，若f的方向沿斜面向下，有
知识点
法拉第曾提出一种利用河流发电的设想，并进行了实验研究，实验装置的示意图可用题23图表示，两块面积均为S的举行金属板，平行、正对、数值地全部浸在河水中，间距为d。水流速度处处相同，大小为v,方向水平，金属板与水流方向平行。地磁场磁感应强度的竖直分量为B,水的电阻率为p，水面上方有一阻值为R的电阻通过绝缘导线和电键K连接到两个金属板上，忽略边缘效应，求：
（1）该发电装置的电动势；
（2）通过电阻R的电流强度。
（3）电阻R消耗的电功率。
正确答案
见解析
解析
（1）由法拉第电磁感应定律，有E＝Bdv
（2）两板间河水的电阻r=
由闭合电路欧姆定律，有
I=
（3）由电功率公式，P=I2R
得P=
知识点
如图所示，一矩形轻质柔软反射膜可绕过O点垂直纸面的水平轴转动，其在纸面上的长度为L1，垂直纸面的宽度为L2。在膜的下端（图中A处）挂有一平行于转轴，质量为m，长为L2的导体棒使膜成平面。在膜下方水平放置一足够大的太阳能光电池板，能接收到经反射膜反射到光电池板上的所有光能，并将光能转化成电能。光电池板可等效为一个一电池，输出电压恒定为U；输出电流正比于光电池板接收到的光能（设垂直于入射光单位面积上的光功率保持恒定）。导体棒处在方向竖直向上的匀强磁场B中，并与光电池构成回路，流经导体棒的电流垂直纸面向外（注：光电池与导体棒直接相连，连接导线未画出）。
（1）现有一束平行光水平入射，当反射膜与竖直方向成
（2）当
正确答案
见解析
解析
（1）导体棒受力如图
光电池输出功率（即光电池板接收到的光能对应的功率）为
（2）维持导体棒平衡需要的电流为
由并联电路特点得：光电池提供的总电流 
光电池输出功率为
（
已知垂直于入射光单位面积上的光功率保持恒定
（设为P0）
由右图可知
已知电池输出电流正比于光电池板接收到的光能
光电池能提供的额外功率为
知识点
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