练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    18．某实验小组利用图（a）所示实验装置及数字化信息系统探究“外力做功与小车动能变化的关系”．实验时将小车拉到水平轨道的O位置由静止释放，在小车从O位置运动到 A位置过程中，经计算机处理得到了弹簧弹力与小车位移的关系图线如图（b） 所示，还得到了小车在 A位置的速度大小vA；另外用电子秤测得小车（含位移传感器发射器）的总质量为m．回答下列问题：

    （1）由图（b）可知，图（a）中A位置到力传感器的距离大于（“小于”、“等于”或“大于”）弹簧原长．
    （2）小车从O位置运动到A位置过程中弹簧对小车所做的功W=$\frac{{F}_{0}+{F}_{A}}{2}$•xA，小车的动能改变量△Ek=$\frac{1}{2}m{{v}_{A}}^{2}$．（ 用m、vA、FA、F0、xA中各相关物理量表示）
    （3）若将弹簧从小车上卸下，给小车一初速度v0，让小车从轨道右端向左端滑动，利用位移传感器和计算机得到小车的速度随时间变化的图线如图（c）所示，则小车所受轨道摩擦力的大小f=m$\frac{{v}_{0}}{{t}_{m}}$．（ 用m、v0、tm中各相关物理量表示）
    （4）综合步骤（2）、（3），该实验所要探究的“外力做功与小车动能变化的关系”表达式是（F0+FA-2m$\frac{{v}_{0}}{{t}_{m}}$）xA=mvA2．（ 用m、vA、FA、F0、xA、v0、tm中各相关物理量表示）

    分析 （1）根据计算机处理得到了弹簧弹力与小车位移的关系图线与胡克定律分析答题．
    （2）根据功的定义，结合F-t图即可求出拉力的功；根据动能的定义式，结合图象即可求出动能的变化．
    （3）由公式：W总=W-fSA和f=ma=m$\frac{{v}_{0}}{{t}_{m}}$，结合图象c即可求出；
    （4）结合平衡摩擦力的方法判断即可

    解答 解：（1）根据计算机处理得到了弹簧弹力与小车位移的关系图线可知，弹簧的弹力随弹簧长度的减小而减小，可知弹簧的长度减小时，伸长量减小，A位置弹簧仍然处于伸长状态，因此力传感器的距离大于弹簧原长；
    （2）根据功的定义可知，功是力在空间的积累效果，W=FS，
    结合F-S图象可知，小车从O到A的过程中，拉力做的功可以用梯形的面积来表示，即：W=$\frac{{F}_{0}+{F}_{A}}{2}$•xA，
    小车的初速度是0，末速度是vA，则动能的改变量：△Ek=$\frac{1}{2}m{{v}_{A}}^{2}$-0=$\frac{1}{2}m{{v}_{A}}^{2}$
    （3）根据图c可知，小车在不受弹簧的弹力时做匀减速直线运动，说明小车受到摩擦力的作用，
    结合图c可知，小车的加速度：a=$\frac{△v}{△t}=\frac{{v}_{0}}{{t}_{m}}$，所以，小车受到的摩擦力：f=ma=m$\frac{{v}_{0}}{{t}_{m}}$
    由此可知，在有弹簧的弹力时，弹簧的弹力和摩擦力共同为小车做功，则：W总=W-fSA
    （4）由（3）的分析可知，小车运动的过程中，该同学需要验证的关系式是：（F0+FA-2m$\frac{{v}_{0}}{{t}_{m}}$）xA=mvA2；
    故答案为：（1）大于，（2）$\frac{{F}_{0}+{F}_{A}}{2}$•xA，$\frac{1}{2}m{{v}_{A}}^{2}$；（3）m$\frac{{v}_{0}}{{t}_{m}}$；（4）（F0+FA-2m$\frac{{v}_{0}}{{t}_{m}}$）xA=mvA2

    点评 通过作出两个量的图象，然后由图象去寻求未知量与已知量的关系．运用数学知识和物理量之间关系式结合起来求解．

    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：多选题

    8．如图甲所示，质量为2kg的物体在与水平方向成37°角斜向下的恒定推力F作用下沿粗糙的水平面运动，1s后撤掉推力F，其运动的v-t图象如图乙所示．（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2）下列说法错误的是（　　）
    A．在0.5s时，推力F的瞬时功率为300W
    B．在0～2s内，合外力一直做正功
    C．在0～2s内，合外力的平均功率为12.5W
    D．在0～3s内，物体克服摩擦力做功为120J

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    9．卡车以恒定功率上坡时，司机通常换成低速挡，其目的是（　　）
    A．通过增大速度，得到较小的牵引力B．通过增大速度，得到较大的牵引力
    C．通过减小速度，得到较小的牵引力D．通过减小速度，得到较大的牵引力

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    6．如图所示，电解池内有一价的电解液，ts内通过溶液内截面S的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷为e，则以下解释中正确的是（　　）
    A．正离子定向移动形成的电流方向是从A→B，负离子定向移动形成的电流方向是B→A
    B．溶液内正、负离子向相反方向移动，电流方向相同
    C．溶液内电流方向从A到B，电流I=$\frac{{n}_{1}e}{t}$
    D．溶液中电流方向从A到B，电流I=$\frac{（{n}_{1}+{n}_{2}）e}{t}$

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：填空题

    13．电场强度是描述电场性质的物理量，它的大小由电场本身来决定的．避雷针是利用尖端放电原理来避电的．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    3．如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0.5T，方向垂直纸面向外，在纸面内放置长L=0.5m的直导线ab，当通以I=2A的电流（b→a）时，
    （1）通电导线受到安培力的方向；
    （2）通电导线受到的安培力大小．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    10．关于速度和加速度的关系，下列说法中正确的是（　　）
    A．速度越大，加速度就一定越大B．速度为零，加速度可以不为零
    C．速度变化越快，加速度越大D．速度变化量越大，加速度越大

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    7．电动机的电枢阻值为R，电动机正常工作时两端电压为U，通过电流为I，下列正确的是（　　）
    A．电动机的输入功率是UIB．电动机线圈的热功率为$\frac{{U}^{2}}{R}$
    C．电动机线圈的热功率为I2RD．电动机的输出功率为UI-I2R

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    8．电磁打点计时器是计时仪器，使用6V以下的交流电源．若交流电频率为50Hz，则打相邻两点的时间间隔是0.02s，现用它测定物体作匀变速直线运动的加速度．在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，如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计数点4所代表时刻的瞬时速度大小V4=0.405m/s，小车的加速度大小a=0.756 m/s2．

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案