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    17．现要用如图所示的实验装置探究“动能定理”：一倾角θ可调的斜面上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上，光电门甲的位置可移动．不可伸长的细线一端固定在带有遮光片（宽度为d）的滑块上，另一端通过光滑定滑轮与重物相连，细线与斜面平行（通过滑轮调节）．当滑块沿斜面下滑时，与光电门相连的计时器可以显示遮光片挡光的时间t，从而可测出滑块通过光电门时的瞬时速度v．改变光电门甲的位置，重复实验，比较外力所做的功W与系统动能的增量△Ek的关系，即可达到实验目的．
    主要实验步骤如下：
    （1）调节斜面的倾角θ，用以平衡滑块的摩擦力．将带有遮光片的滑块置于斜面上，轻推滑块，使之运动．可以通过遮光片经过两光电门的时间是否相等判断滑块是否正好做匀速运动；
    （2）按设计的方法安装好实验器材．将滑块从远离光电门甲的上端由静止释放，滑块通过光电门甲、乙时，遮光片挡光的时间分别t1和t2，则滑块通过甲、乙两光电门时的瞬时速度分别为$\frac{d}{{t}_{1}}$和$\frac{d}{{t}_{2}}$；
    （3）用天平测出滑块（含遮光片）的质量M及重物的质量m，用米尺测出两光电门间的距离x，比较mgx和$\frac{1}{2}$（M+m）（$\frac{d}{{t}_{2}}$）2-$\frac{1}{2}$（M+m）（$\frac{d}{{t}_{1}}$）2的大小，在误差允许的范围内，若两者相等，可得出合力对物体所做的功等于物体动能的变化量．

    分析 （1）恰好平衡摩擦力滑块匀速运动时遮光片经过光电门的时间相等．
    （2）已知时间与遮光片的宽度应用速度公式可以求出遮光片经过光电门时的平均速度，把该平均速度作为滑块的速度．
    （3）应用功的计算公式与动能的 计算公式分析答题．

    解答 解：（1）滑块匀速运动时，遮光片经过两光电门的时间相等；
    （2）遮光片宽度d很小，可认为其平均速度与滑块通过该位置时的瞬时速度相等，故滑块通过甲、乙两光电门时的瞬时速度分别为：v1=$\frac{d}{{t}_{1}}$、v2=$\frac{d}{{t}_{2}}$；
    （3）比较外力做功W=mgx及系统动能的增量△EK=$\frac{1}{2}$（M+m）v22-$\frac{1}{2}$（M+m）v12=$\frac{1}{2}$（M+m）（$\frac{d}{{t}_{2}}$）2-$\frac{1}{2}$（M+m）（$\frac{d}{{t}_{1}}$）2，是否相等，即可探究“动能定理”．
    故答案为：（1）遮光片经过两光电门的时间是否相等；（2）$\frac{d}{{t}_{1}}$；$\frac{d}{{t}_{2}}$；（3）mgx；$\frac{1}{2}$（M+m）（$\frac{d}{{t}_{2}}$）2-$\frac{1}{2}$（M+m）（$\frac{d}{{t}_{1}}$）2．

    点评 本题考查了实验操作与实验数据处理，遮光片的宽度很小，可以用遮光片经过光电门时的平均速度作为滑块的瞬时速度，遮光片越窄，平均速度越接近瞬时速度．

    练习册系列答案
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    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    7．某兴趣小组在做“探究做功和物体速度变化关系”的实验前，提出以下几种猜想：①W∝v，②W∝v2，③W∝$\sqrt{v}$…他们的实验装置如图（甲）所示，PQ为一块倾斜放置的木板，让物体从木板上由静止滑下，在Q处固定一个速度传感器（用来测量物体每次通过Q点的速度）．在刚开始实验时，有位同学提出，不需要测出物体质量，只要测出物体从初始位置到速度传感器的距离和读出速度传感器的示数就行了，大家经过讨论采纳了该同学的建议．

    （1）本实验中不需要测量物体质量的理由是什么？由动能定理知W=△Ek，而W=mg（sinθ-μcosθ）L，△Ek=$\frac{1}{2}$mv2，等号的两边都有m，可以约掉，所以探究W与v的关系可以不用测量物体的质量m．
    （2）让物体分别从不同高度无初速释放，测出物体从初始位置到速度传感器的距离L1、L2、L3、L4…读出物体每次通过速度传感器Q的速度v1、v2、v3、v4…并绘制了如图（乙）所示的L-v图象．根据绘制出的L-v图象，若为了更直观地看出L和v的变化关系，他们下一步应该作出A
    A．L-v2图象  B．L-$\sqrt{v}$图象
    C．L-$\frac{1}{v}$图象  D．L-$\frac{1}{\sqrt{v}}$图象
    （3）本实验中，木板与物体间摩擦力的大小会不会影响探究出的结果？不会（答“会”或者“不会”）

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    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    8．某实验小组设计了如图甲所示的试验装置来做“探究做功和物体速度变化关系”的试验；试验装置中PQ为一块倾斜放置的光滑的木板，在其上固定一个光电门，用来测量物块上遮光条通过光电门的时间；

    （1）若用游标卡尺测量遮光条的宽度，如图乙所示，则遮光条的宽度为d=1.8mm，遮光条通过光电门时，显示时间为t=0.002s，则物块通过光电门时的瞬时速度为0.9m/s．
    （2）让物块分别从不同高度无初速释放，测出物块释放的初位置到光电门的距离l1、l2、l3…．，读出物块上遮光条每次通过光电门的时间，计算出物块上遮光条每次通过光电门的速度v1、v2、v3…．，并绘制了如图丙所示的L-v图象；若为了更直观地看出L和v的变化关系，下列应该做出D．
    A．L-$\frac{1}{v}$图象       B．L-$\frac{1}{{v}^{2}}$图象      C．L-v图象     D．L-v2图象．

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    5．地球周围有磁场，由太空射来的带电粒子在此磁场中的运动称为磁漂移．以下描述的是一种假设的磁漂移运动．一带正电的粒子在x=0、y=0处沿y方向以某一速度v0运动，空间存在垂直于图中纸面向外的匀强磁场，在y＞0的区域中，磁感强度为B1，在y＜0的区域中磁感强度为B2，B2＞B1，如图所示．
    （1）把粒子在出发点x=0处作为第0次过x轴，试求粒子到第n次过x轴整个过程中，在x轴方向的平均速度v与v0之比，n只取奇数．
    （2）若B2：B1=4，当n很大时，v：v0趋于何值．

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    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    12．某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化关系”的实验如图1，图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做的功记为W．当用2条、3条…完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次…实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致．每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出．

    （1）除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和交流电源（填“交流”或“直流”）．
    （2）实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡掉摩擦阻力，则下面操作正确的是D．
    A．放开小车，能够自由下滑即可
    B．放开小车，能够匀速下滑即可
    C．放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可
    D．放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可
    （3）若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是B．
    A．橡皮筋处于原长状态  
    B．橡皮筋仍处于伸长状态
    C．小车在两个铁钉的连线处  
    D．小车已过两个铁钉的连线
    （4）在正确操作情况下，打在纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的GK部分进行测量（根据图2示的纸带回答）．

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    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    2．现要用如图所示的实验装置探究“动能定理”：一倾角θ可调的斜面上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上，光电门甲的位置可移动．不可伸长的细线一端固定在带有遮光片（宽度为d）的滑块上，另一端通过光滑定滑轮与重物相连，细线与斜面平行（通过滑轮调节）．当滑块沿斜面下滑时，与光电门相连的计时器可以显示遮光片挡光的时间t，从而可测出滑块通过光电门时的瞬时速度v．改变光电门甲的位置，重复实验，比较外力所做的功W与系统动能的增量△Ek的关系，即可达到实验目的．主要实验步骤如下：
    （1）调节斜面的倾角θ，用以平衡滑块的摩擦力．将带有遮光片的滑块置于斜面上，轻推滑块，使之运动．可以通过遮光片经过两光电门的时间是否相等判断滑块是否正好做匀速运动；
    （2）按设计的方法安装好实验器材．将滑块从远离光电门甲的上端由静止释放，滑块通过光电门甲、乙时，遮光片挡光的时间分别t1和t2，则滑块通过甲、乙两光电门时的瞬时速度分别为$\frac{d}{{t}_{1}}$和$\frac{d}{{t}_{2}}$；
    （3）用天平测出滑块（含遮光片）的质量M及重物的质量m，用米尺测出两光电门间的距离x，比较mgs和$\frac{1}{2}$（M+m）（$\frac{d}{{t}_{2}}$）2-$\frac{1}{2}$（M+m）（$\frac{d}{{t}_{1}}$）2的大小，在误差允许的范围内，若两者相等，可得出合力对物体所做的功等于物体动能的变化量．

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    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    9．如图所示，穿在水平直杆上质量为m的小球开始时静止．现对小球沿杆方向施加恒力F0，垂直于杆方向施加竖直向上的力F，且F的大小始终与小球的速度成正比，即F=kv（图中未标出）．已知小球和杆间的动摩擦因数为μ，小球运动过程中未从杆上脱落．下列说法正确的是（　　）
    A．小球先做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的减速运动直至静止
    B．小球先做加速度增大的加速运动，后做加速度减小的加速运动直至匀速运动
    C．小球的最大速度为$\frac{{F}_{0}+μg}{μk}$
    D．小球的最大加速度为$\frac{{F}_{0}}{m}$

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    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    6．在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验
    （1）下列说法哪一项是正确的C
    A．平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上
    B．为减小系统误差，应使钩码质量远大于小车质量
    C．实验时，应使小车靠近打点计时器一端
    D．先释放下车再接通打点计时器
    （2）平衡摩擦力时，正确的操作是D
    A．放开小车，能够自由下滑即可
    B．放开小车，能够匀速下滑即可
    C．放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可
    D．放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可
    （3）如图乙所示的纸袋，选取O．A．B．C计数点，已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，则打B点时小车的瞬时速度为0.65m/s．

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    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    7．如图所示，一轻质弹簧其上端固定在升降机的天花板上，下端挂一小球，在升降机匀速竖直下降过程中，小球相对于升降机静止．若升降机突然停止运动，设空气阻力可忽略不计，弹簧始终在弹性限度内，且小球不会与升降机的内壁接触，则小球在继续下降的过程中（　　）
    A．小球的加速度逐渐减小，小球处于失重状态
    B．小球的加速度逐渐增大，小球处于超重状态
    C．小球的速度逐渐减小，小球处于失重状态
    D．小球的速度逐渐增大，小球处于超重状态

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