Question

【題目】為了較準確地測量某細線所能承受的最大拉力，甲、乙兩位同學分別進行了如下實驗。

(1)甲同學操作如下：

如圖a所示，將細線上端固定，在其下端不斷增掛鉤碼，直至掛第4個鉤碼(每個鉤碼重為G)時，細線突然斷裂，甲同學將3G記為細線所能承受的最大拉力

(2)乙同學操作如下：

①用刻度尺測出細線的長度l；

②按圖b所示將細線左端固定，右手捏住細線另端，然后將3個鉤碼掛在細線上；

③捏住細線的右手沿水平刻度尺緩慢向右移動，直至細線斷裂，測出此時細線兩端的水平距離d。

(3)若細線質量、伸長及細線與鉤碼間的摩擦均忽略不計，根據上述實驗，請完成下列內容：

①測量結果較準確的是_______________(選填“甲”或“乙”)同學；

②乙同學的測量結果是_____________(用題中所給物理量的字母表示)；

③在乙同學的實驗中，當細線剛斷時鉤碼兩側細線的夾角________(選填“>”、“=”或“＜”)120°。

Answer 1

【答案】 乙 ＞

【解析】 ① 甲同學的方案中鉤碼只能一個一個加，使得測量的細線拉力不連續，造成測量的不準確，所以乙同學的測量結果較準確。

②當繩子斷時，根據共點力平衡求出繩子的最大拉力。繩子與豎直方向夾角的正弦值為：

sinθ=d/L，

根據平衡有：2Fcosθ=G，

解得最大拉力為：F= .

③根據共點力平衡得出細線上拉力的合力大小不變，大小等于物體重力3G，細線上的拉力大小大于3G，根據力的平行四邊形定則，兩側細線的夾角大于120°。