精英家教網(wǎng)如圖所示，在以一定加速度a行駛的車廂內(nèi)，有一長為L、質(zhì)量為m的棒AB靠在光滑的后壁上，棒與廂底面之間的動摩擦因數(shù)為μ，為了使棒不滑動，棒與豎直平面所成的夾角為θ，則tanθ的值可�。ā　。�
分析：棒與車具有相同的加速度，當棒與豎直平面所成的夾角最大時，有向左的最大靜摩擦力，夾角最小時，有向右的最大靜摩擦力，根據(jù)牛頓第二定律求出車廂后壁對棒的彈力，在根據(jù)力矩平衡求出臨界的角度．
解答：解：設在A、B處的彈力大小各是FA、FB，在B處靜摩擦力大小是 f．
當夾角θ取較大的數(shù)值θ大時，棒將發(fā)生A向下、B向右滑動，這時 f 的方向是水平向左．
由牛頓第二定律得：FA1-f=ma　且　f=μFB，F(xiàn)B=mg�。ㄘQ直方向不動）
得　FA1=m（a+μg）
車廂是非慣性系，在車廂里看棒受到非慣性力F慣=ma
以B點為軸，用合力矩為0得　FA1Lcosθ大=mg
L
2
sinθ大+ma
L
2
cosθ
所以　tanθ大=
2FA1
mg
=
a+2μg
g

θ大=arc tan
a+2μg
g
．
當夾角θ取較小的數(shù)值θ小時，棒將發(fā)生A向上、B向左滑動，這時 f 的方向是水平向右．
由牛頓第二定律得　FA2+f=ma　且　f=μFB，F(xiàn)B=mg　（豎直方向不動）
得　FA2=m（a-μg）
以B點為軸，用合力矩為0得　FA2Lcosθ小=mg
L
2
sinθ小+ma
L
2
cosθ
所以　tanθ小=
2FA2
mg
=
a-2μg
g

θ小=arc tan
a-2μg
g

綜上所述，夾角θ應在的范圍是：
arc tan
a-2μg
g
≤θ≤arc tan
a+2μg
g
．故A、C、D正確，B錯誤．
故選ACD．
點評：本題綜合考查了牛頓第二定律和力矩平衡，綜合性較強，以及考查了非慣性系問題，增加了題目的難度，要考慮棒會受到非慣性力．
練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

【選做題】本題包括A、B、C三小題，請選定其中兩題，并在相應的答題區(qū)域內(nèi)作答，若三題都做，則按A、B兩題評分．
A．（選修模塊3-3）
（1）如圖1所示，一定質(zhì)量的理想氣體分別在溫度T1和T2情形下做等溫變化的p-V圖象，則下列關于T1和T2大小的說法，正確的是
A
A
．

A．T1大于T2B．T1小于T2
C．T1等于T2D．無法比較
（2）如圖2甲所示，將封有一定質(zhì)量空氣的密閉塑料袋從海拔500m、氣溫為18℃的山腳下帶到海拔3200m、氣溫為10℃的山頂上，情形如圖乙所示．圖
甲
甲
（選填“甲”或“乙”）中袋中氣體分子平均動能大．從甲圖到乙圖過程中，袋內(nèi)氣體減小的內(nèi)能
大于
大于
（選填“大于”、“等于”或“小于”）氣體放出的熱量．
（3）如圖3所示，IBM的科學家在銅表面將48個鐵原子排成圓圈，形成半徑為7.13nm的“原子圍欄”，相鄰鐵原子間有間隙．估算原子平均間隙的大�。Y果保留一位有效數(shù)字．已知鐵的密度7.8×103kg/m3，摩爾質(zhì)量是5.6×10-2kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA=6.02×1023mol-1．
B．（選修模塊3-4）
（1）列車靜止時，車廂長度與沿軌道方向排列的相鄰電線桿間距離相等．當列車以接近光速行駛，車上的乘客觀測車廂長度與相鄰電線桿間距離，所得出的結論是
A
A
．
A．車廂長度大于相鄰電線桿間距離
B．車廂長度小于相鄰電線桿間距離
C．向前觀測時車廂長度小于相鄰電線桿間距離
D．向后觀測時車廂長度小于相鄰電線桿間距離
（2）湖面上停著一條船，一個人觀測到每隔5s有一個波峰經(jīng)過這條船，相鄰波峰間的距離是60m．這列波的頻率是
0.2
0.2
Hz，水波的波速是
12
12
m/s．
（3）如圖所示，在一厚度為d的門中安放一長度與門厚度相同的玻璃圓柱體，其直徑為l．玻璃圓柱體的折射率為
2
，且l=2d．求從右側中心點P通過玻璃圓柱體能看到門外的角度范圍．

C．（選修模塊3-5）
（1）原子核的比結合能與核子數(shù)的關系如圖1所示．核子組合成原子核時
B
B
．
 A．小質(zhì)量數(shù)的原子核質(zhì)量虧損最大
B．中等質(zhì)量數(shù)的原子核質(zhì)量虧損最大
C．大質(zhì)量數(shù)的原子核質(zhì)量虧損最大
D．不同質(zhì)量數(shù)的原子核質(zhì)量虧損相同
（2）在核反應堆中用石墨做慢化劑使中子減速，中子以一定速度與靜止碳核發(fā)生正碰，碰后中子反向彈回，則碰后碳核的運動方向與此時中子運動的方向
相反
相反
（選填“相反”或“相同”），碳核的動量
大于
大于
（選填“大于”、“等于”或“小于”） 碰后中子的動量．
（3）氫原子的能級如圖2所示．原子從能級n=3向n=1躍遷所放出的光子，正好使某種金屬材料產(chǎn)生光電效應．有一群處于n=4能級的氫原子向較低能級躍遷時所發(fā)出的光照射該金屬．求該金屬的截止頻率和產(chǎn)生光電子最大初動能的最大值．普朗克常量h=6.63×10-34J?s，結果保留兩位有效數(shù)字．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，在距地面一定高度的位置以初速度v0向右水平拋出一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負電小球，小球的落地點與拋出點之間有一段相應的水平距離（水平射程）．若在空間上加一豎直方向的勻強電場，使小球的水平射程變?yōu)樵瓉淼囊话�，求此電場的場強大小和方向�?/div>

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

選做題(請從A、B和C三小題中選定兩小題作答，如都作答，則按A、B兩小題評分．)

A．(選修模塊3-3)

（1）下列說法正確的是                                            （       ）

A．熵是物體內(nèi)分子運動無序程度的量度

B．由氫氣的摩爾體積和每個氫分子的體積可估算出阿伏加德羅常數(shù)

C．滿足能量守恒定律的客觀過程都不是可以自發(fā)進行的

D．液體表面層的分子比液體內(nèi)部的分子有更大的分子勢能

（2） 一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B變化到狀態(tài)C的p-V圖象如圖所示．在由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中，理想氣體的溫度          （填“升高”、“降低”或“不變”）．在由狀態(tài)A變化到狀態(tài)C的過程中，理想氣體吸收的熱量       它對外界做的功（填“大于”、“小于”或“等于”）．

（3）已知阿伏加德羅常數(shù)為6.0×1023mol-1，在標準狀態(tài)（壓強p0=1atm、溫度t0=0℃）下任何氣體的摩爾體積都為22.4l，設第（2）問中理想氣體在狀態(tài)A下的溫度為0℃，求該氣體的分子數(shù)．（計算結果取兩位有效數(shù)字）

B．(選修模塊3-4)

（1）以下說法中正確的是                                           (      )

A．拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，往往在鏡頭前加一個偏振片以增加透射光的強度

B．全息照片往往用激光來拍攝，主要是利用了激光的相干性

C．根據(jù)宇宙大爆炸學說，遙遠星球發(fā)出的紅光被地球接收到時可能是紅外線

D．超聲波可以在真空中傳播

（2）平行光a垂直射向一半徑為R的玻璃半球的平面，其截面如圖所示，發(fā)現(xiàn)只有P、Q之間所對圓心角為60°的球面上有光射出，則玻璃球?qū)光的折射率為         ，若僅將a平行光換成b平行光，測得有光射出的范圍增大，設a、b兩種色光在玻璃球中的速度分別為va和vb，則va        vb（選填“>”、“<”或“=”）．

（3）在均勻介質(zhì)中選取平衡位置在同一直線上的9個質(zhì)點，相鄰兩質(zhì)點間的距離均為0.1m，如圖(a)所示．一列橫波沿該直線向右傳播，t=0時到達質(zhì)點1，質(zhì)點1開始向下運動，振幅為0.2m，經(jīng)過時間0.3s第一次出現(xiàn)如圖（b）所示的波形．試寫出質(zhì)點1的振動方程．

C．(選修模塊3-5)

（1）下列說法正確的有                                               （    ）

A．盧瑟福的α粒子散射實驗可以估測原子核的大小

B．氫原子輻射出一個光子后，氫原子的電勢能增大，核外電子的運動加速度增大

C．物質(zhì)波是一種概率波，在微觀物理學中不可以用“軌跡”來描述粒子的運動

D．若氫原子從 n = 6 能級向 n = 1 能級躍遷時輻射出的光不能使某金屬發(fā)生光電效應，則氫原子從 n = 6 能級向 n = 2 能級躍遷時輻射出的光能使該金屬發(fā)生光電效應

（2）正電子發(fā)射計算機斷層顯象(PET)的基本原理是：將放射性同位素注入人體，在人體內(nèi)衰變放出的正電子與人體內(nèi)的負電子相遇而湮滅，轉化為一對γ光子，被探測器探測到，并經(jīng)計算機處理后產(chǎn)生清晰的圖象．根據(jù)PET的原理，在人體內(nèi)衰變的方程式是                ；在PET中，的主要用途是作為               ．

（3）如圖所示，質(zhì)量分別為m1和m2的兩個小球在光滑水平面上分別以速度v1、v2同向運動，并發(fā)生對心碰撞，碰后m2被右側墻壁原速彈回，又與m1碰撞，再一次碰撞后兩球都靜止．求第一次碰后m1球速度的大小.

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科目：高中物理 來源：2012-2013學年黑龍江省雙鴨山一中高二上學期期中測試物理試卷（帶解析） 題型：單選題

如圖所示，在真空室中有兩塊長為L的水平金屬板，板間的距離為d，有一質(zhì)量為m的小油滴，電荷量為q，自上極板的表面處從左側以一初速度v0進入板間，當它運動到兩極板間區(qū)域的正中央時，給兩極板加電壓U，使小油滴受到向上的電場力開始做勻速直線運動，則                 （   ）

A．小油滴進入板間的初速度
B．兩極板所加電壓為
C．小油滴一定從下極板的右側射出
D．小油滴一定會打在下極板距離右側處

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科目：高中物理 來源：2014屆黑龍江省高二上學期期中測試物理試卷（解析版） 題型：選擇題

如圖所示，在真空室中有兩塊長為L的水平金屬板，板間的距離為d，有一質(zhì)量為m的小油滴，電荷量為q，自上極板的表面處從左側以一初速度v0進入板間，當它運動到兩極板間區(qū)域的正中央時，給兩極板加電壓U，使小油滴受到向上的電場力開始做勻速直線運動，則                 （   ）

A．小油滴進入板間的初速度

B．兩極板所加電壓為

C．小油滴一定從下極板的右側射出

D．小油滴一定會打在下極板距離右側處

 

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