Question

運用知識解決問題：
（1）發生交通事故的一個重要原因是遇到意外情況時，汽車不能立即停止．
①其中的原因是汽車行駛過程中遇到意外情況剎車，但汽車由于具有

 

還要保持原來的

 

狀態．
②在方框內（圖1）畫出汽車在水平路面勻速行駛過程中的受力示意圖．
（2）在圖2中標出通電螺線管A端和永磁體B端的磁極極性和磁感線的方向．
（3）給你一塊邊長為a的正方體泡沫（密度比金屬塊的密度小很多）、一把刻度尺，適量的水．請設計一個能測量金屬塊質量大小的裝置．
①將裝置畫在方框內（圖3）．
②簡要說明測量的原理，寫出最后顯示金屬塊質量大小的表達式．

Answer 1

分析：（1）①任何物體都有保持原來運動狀態的性質叫慣性，一切物體都具有慣性，據此分析回答．
②對汽車進行受力分析，然后從力的作用點，沿力的作用線作出力的示意圖．
（2）已知電源的正負極，則由右手螺旋定則可知通電螺線管的磁極，根據磁感線的特點可知出永磁體的磁極及磁感線的方向．
（3）由密度比金屬塊小很多，可知把金屬塊放在正方體泡沫上處于漂浮狀態 利用G=ρgV來算．

解答：解：（1）①汽車行駛過程中遇到意外情況剎車，但汽車由于具有慣性還要保持原來的運動狀態，所以汽車不能立即停止．
②在水平路面上勻速行駛的汽車，處于平衡狀態，受平衡力作用；
在豎直方向上受：向下的重力G與向上的支持力FN作用，它們是一對平衡力，F_N=G；
在水平方向上受：向前的牽引力F與相互的阻力f作用，它們是一對平衡力，f=F；
從力的作用點：汽車的重心沿力的方向作出各力的示意圖，如圖所示．
（2）電源左側為正極，則電流由左側流入螺線管，則由右手螺旋定則可知，通電螺線管右側為N極，左側為S極；
因外部磁感線總是由N極指向S極，則通電螺線管及永磁體間一定為異名磁極相對；故永磁體左側為S極，右側為N極；磁感線由通電螺線管指向永磁體；
（3）①見下圖：
②將金屬塊放在泡沫上使它們能夠漂浮在水面上，量出泡沫在水中的深度為h
由F_浮=G_排=ρ_水gV_排=ρ_水ga²h
又∵漂浮F_浮=G_總=G_泡+G_金≈G_金=m_金g
∴m_金g=ρ_水ga²h，
∴m_金=ρ_水a²h．
故答案為：（1）①慣性；運動；
②如圖

（2）故答案如圖：

（3）①裝置如圖．

②將金屬塊放在泡沫上使它們能夠漂浮在水面上，量出泡沫在水中的深度為h
由F_浮=G_排=ρ_水gV_排=ρ_水ga²h
又∵漂浮F_浮=G_總=G_泡+G_金≈G_金=m_金g
∴m_金g=ρ_水ga²h，
∴m_金=ρ_水a²h．

點評：本題考查慣性，力的示意圖，右手螺旋定則及磁感線的特點，控制變量法與探究性實驗方案，其中（3）小題有一定的拔高難度，屬于難題．