兩球平衡物理題目及答案一、選擇題（共40分）1.（10分）一個(gè)質(zhì)量為m的球體放在一個(gè)光滑的水平面上，受到一個(gè)垂直于水平面的力F作用，使得球體保持平衡。如果力F的大小為mg，那么球體受到的重力大小是多少？A.0B.mgC.2mgD.mg/2答案：B2.（10分）若兩個(gè)質(zhì)量分別為m1和m2的球體通過一個(gè)無摩擦的滑輪連接，且m1>m2，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，m1和m2的加速度大小關(guān)系如何？A.m1的加速度大于m2的加速度B.m1的加速度小于m2的加速度C.m1和m2的加速度相等D.無法確定答案：C3.（10分）一個(gè)球體在一個(gè)傾斜角度為θ的斜面上，斜面與水平面的夾角為θ，球體與斜面之間的摩擦系數(shù)為μ。若球體在斜面上保持靜止，以下哪個(gè)條件是正確的？A.μ≥tanθB.μ≤tanθC.μ=tanθD.μ<tanθ答案：A4.（10分）兩個(gè)相同的球體A和B，質(zhì)量均為m，通過一個(gè)輕質(zhì)不可伸縮的繩子連接，繩子通過一個(gè)滑輪。如果球體A在水平面上，球體B懸掛在空中，且繩子處于緊繃狀態(tài)，那么以下哪個(gè)說法是正確的？A.球體A對水平面的壓力等于2mgB.球體A對水平面的壓力等于mgC.球體A對水平面的壓力小于mgD.球體A對水平面的壓力大于2mg答案：B二、填空題（共30分）1.（10分）如果一個(gè)球體在一個(gè)光滑的圓環(huán)上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，球體的向心力由____提供。答案：繩子的張力2.（10分）在無外力作用下，兩個(gè)通過繩子連接的球體在豎直平面內(nèi)做簡諧運(yùn)動(dòng)，若繩子長度不變，則兩個(gè)球體的振動(dòng)周期與____有關(guān)。答案：球體的質(zhì)量3.（5分）一個(gè)球體在斜面上無滑動(dòng)滾動(dòng)，球體與斜面之間的摩擦系數(shù)為μ，斜面的傾角為θ，若球體保持靜止，則μ的最小值為____。答案：tanθ4.（5分）若一個(gè)球體在一個(gè)光滑的水平面上受到一個(gè)大小為F的水平力作用，球體的加速度為a，則根據(jù)牛頓第二定律，F(xiàn)=____。答案：ma三、計(jì)算題（共30分）1.（15分）一個(gè)質(zhì)量為2kg的球體在一個(gè)光滑的水平面上，受到一個(gè)大小為10N的水平力作用。求球體的加速度。答案：5m/s2解析：根據(jù)牛頓第二定律，F(xiàn)=ma，其中F為作用力，m為球體質(zhì)量，a為加速度。將已知數(shù)值代入公式，得到10N=2kga，解得a=5m/s2。2.（15分）兩個(gè)質(zhì)量分別為3kg和5kg的球體通過一個(gè)無摩擦的滑輪連接，球體3kg位于水平面上，球體5kg懸掛在空中。求系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，球體3kg對水平面的壓力。答案：20N解析：設(shè)球體3kg對水平面的壓力為N，球體5kg受到的重力為5kg9.8m/s2=49N。由于系統(tǒng)達(dá)到平衡，球體3kg受到的重力和球體5kg受到的重力通過繩子傳遞的拉力相等，即3kg9.8m/s2=49N。因此，球體3kg對水平面的壓力N=3kg9.8m/s2+49N=20N。四、簡答題（共50分）1.（20分）解釋為什么在豎直方向上，兩個(gè)通過繩子連接的球體在做簡諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，它們的振動(dòng)周期與球體的質(zhì)量無關(guān)。答案：在豎直方向上，兩個(gè)通過繩子連接的球體在做簡諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，它們的振動(dòng)周期與球體的質(zhì)量無關(guān)，因?yàn)槔K子的張力提供了向心力，使得球體做圓周運(yùn)動(dòng)。根據(jù)牛頓第二定律，向心力Fc=ma，其中m為球體質(zhì)量，a為加速度。由于繩子的張力在兩個(gè)球體之間傳遞，使得它們的加速度相等，即a1=a2。因此，振動(dòng)周期T與球體質(zhì)量無關(guān)，只與繩子的長度和重力加速度有關(guān)。2.（30分）描述一個(gè)實(shí)驗(yàn)，用以測量球體在斜面上的摩擦系數(shù)。答案：實(shí)驗(yàn)步驟如下：1.準(zhǔn)備一個(gè)光滑的斜面和一個(gè)質(zhì)量為m的球體。2.將球體放置在斜面上，并測量斜面的傾角θ。3.逐漸增加斜面的傾角，直到球體開始滑動(dòng)。4.記錄球體開始滑動(dòng)時(shí)的斜面傾角θ0。5.根據(jù)摩擦力公式f=μN(yùn)，其中f為摩擦力，μ為摩擦系數(shù)，N為球體受到的法向力。由于球體在斜面上，法向力N=mgcosθ0，其中g(shù)為重力加速度。6.根據(jù)斜面傾角和