练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    6．某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示．当气垫导轨正常工作时导轨两侧喷出的气体使滑块悬浮在导轨上方，滑块运动时与导轨间的阻力可忽略不计．在气垫导轨上相隔一定距离L的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连．滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图线．

    （1）当采用图甲的实验装置进行实验时，下列说法中正确的是C
    A．滑块P机械能守恒B．钩码Q机械能守恒
    C．滑块P和钩码Q组成的系统机械能守恒D．以上三种说法都正确
    （2）实验前，接通电源，将滑块（不挂钩码）置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的△t1=△t2（选填“＞”“=”或“＜”）时，说明气垫导轨已经水平．
    （3）滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码Q相连，将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图象如图乙所示，若△t1、△t2、遮光条宽度d、A与B间的距离L、滑块质量M、钩码质量m已知，若上述物理量间满足关系式mgL=$\frac{1}{2}$（M+m）（$\frac{d}{△{t}_{2}}$）2-$\frac{1}{2}$（M+m）（$\frac{d}{△{t}_{1}}$）2，则表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒．
    （4）若遮光条宽度d=8.400mm，A、B间的距离L=160.00cm，△t1=8.40×10-3s，△t2=4.20×10-3s，滑块质量M=180g，钩码Q质量m=20g，则滑块从A运动到B的过程中系统势能的减少量△Ep=0.314 J，系统动能的增量△Ek=0.300 J．（g=9.80m/s2，计算结果保留三位有效数字）

    分析 遮光条经过光电传感器A、B时间相同，说明滑块匀速运动，气垫导轨已经水平．
    要验证滑块和砝码组成的系统机械能是否守恒，就应该去求出动能的增加量和重力势能的减小量，结合原理确定需要测量的物理量．
    根据滑块和砝码组成的系统机械能守恒列出关系式．

    解答 解：（1）该实验装置验证滑块P和钩码Q组成的系统机械能是否守恒，对于单个P和Q，机械能不守恒．
    故选：C．
    （2）如果遮光条通过光电门的时间相等，即△t1=△t2，说明遮光条做匀速运动，即说明气垫导轨已经水平．
    （3）要验证滑块和砝码组成的系统机械能是否守恒，就应该去求出动能的增加量和重力势能的减小量，光电门测量瞬时速度是实验中常用的方法．由于光电门的宽度很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．
    vB=$\frac{d}{△{t}_{2}}$，vA=$\frac{d}{△{t}_{1}}$，
    滑块和砝码组成的系统动能的增加量△Ek=$\frac{1}{2}$（M+m）（$\frac{d}{△{t}_{2}}$）2-$\frac{1}{2}$（M+m）（$\frac{d}{△{t}_{1}}$）2，
    滑块和砝码组成的系统重力势能的减小量△Ep=mgL
    可知只要满足mgL=$\frac{1}{2}$（M+m）（$\frac{d}{△{t}_{2}}$）2-$\frac{1}{2}$（M+m）（$\frac{d}{△{t}_{1}}$）2，系统机械能守恒．
    （4）系统重力势能的减小量△Ep=mgL=0.02×9.8×1.60=0.314J．
    系统动能的增加量△Ek=$\frac{1}{2}$（M+m）（$\frac{d}{△{t}_{2}}$）2-$\frac{1}{2}$（M+m）（$\frac{d}{△{t}_{1}}$）2
    =$\frac{1}{2}$（0.18+0.02）[（$\frac{8.4×1{0}^{-3}}{4.2×1{0}^{-3}}$ ）2-（$\frac{8.4×1{0}^{-3}}{8.4×1{0}^{-3}}$）2]=0.300J．
    故答案为：（1）C；  （2）=；
    （3）mgL=$\frac{1}{2}$（M+m）（$\frac{d}{△{t}_{2}}$）2-$\frac{1}{2}$（M+m）（$\frac{d}{△{t}_{1}}$）2；
    （4）0.314，0.300．

    点评 解决本题的关键掌握实验的原理，即验证系统重力势能的减小量和动能的增加量是否相等，以及掌握极限思想在物理中的运用．

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    16．下列物体在运动中，可视为质点的是（　　）
    A．计算火车过隧道的时间B．地球在绕太阳公转
    C．花样滑冰运动员在比赛中D．百米跑运动员冲刺终点线

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    17．下列不是应用静电的是（　　）
    A．静电除尘B．静电喷漆C．静电复印D．避雷针

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    14．某导体的电流随其两端电压的变化如图，则正确的是（　　）
    A．导体两端的电压增大，通过导体的电流也增大
    B．由图可知，导体两端加5V电压时，导体的电功率为5W
    C．随着电压的增大，导体的温度升高，导体的电阻不断减小
    D．随着电压的增大，导体的温度升高，导体的电阻不断增大

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    1．图为测量某种离子的荷质比实验装置示意图．让中性气体分子进入电离室A，在那里被电离成离子，这些离子从电离室的小孔飘出，从缝S1进入电压为U的加速电场被加速，然后从缝S2垂直进入一圆形匀强磁场区，最后电子束射到屏幕的P点．圆形匀强磁场区的磁感应强度为B，磁场方向垂直于圆面，磁场区的中心为O，半径为r．当不加磁场时，电子束将通过O点打到屏幕的中心M点．圆形匀强磁场区的中心O到荧光屏的距离0M=L，测得MP之间的距离为h，且恰好有h：L=$\sqrt{3}$：1，求该离子的荷质比的表达式．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    11．做匀速圆周运动的物体，其线速度大小为3m/s，角速度为6rad/s，则下列正确的是（　　）
    A．物体运动的向心加速度大小为0.5m/s2
    B．物体运动的圆周半径为2m
    C．物体在1s内发生的位移为3m
    D．在1s内物体通过的弧长为3m

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    18．某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为地球半径R的3倍，已知地面附近的重力加速度为g，引力常量为G，求这颗人造地球卫星的向心加速度．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    15．在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，用打点计时器记录纸带运动的时间．计时器所用电源的频率为50Hz，图为一次实验得到的一条纸带，纸带上每相邻的两计数点间都有四个点未画出，按时间顺序取0、1、2、3、4、5六个计数点，用米尺量出1、2、3、4、5点到0点的距离如图所示（单位：cm）．

    由纸带数据计算可得：相邻两计数点间的时间t=0.1s，计数点4所代表时刻的即时速度大小v4=0.405m/s，小车的加速度大小a=0.756m/s2．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    19．如图所示，已知AC⊥BC，∠ABC=60°，BC=20cm，A、B、C三点都在匀强电场中，把一个电量q=10-5C的正电荷从A移到B，电场力做功为零；从B移到C，电场力做功为-$\sqrt{3}$×10-5J，试计算：
    （1）AC间的电势差？
    （2）若规定B点电势为零，则C点的电势为多少？
    （3）匀强电场的场强大小及方向？

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案