【题目】如图所示,某实验小组借用“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置,进行“研究合外力做功和动能变化的关系”的实验:
(1)使小车在砝码和托盘的牵引下运动,以此定量探究细绳拉力做功与小车动能变化的关系.
①实验准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸及图所示的器材.若要完成该实验,必需的实验器材还有_________和_________.
②为达到平衡摩擦力的目的,取下细绳和托盘,通过调节垫片的位置,改变长木板倾斜程度,根据打出的纸带判断小车是否做匀速直线运动.
③实验开始时,先调节木板上定滑轮的高度,使牵引小车的细绳与木板平行.这样做的目的是______(填字母代号).
A.避免小车在运动过程中发生抖动 B.可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰
C.可以保证小车最终能够实现匀速直线运动 D.可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力
(2)连接细绳及托盘,放入砝码,通过实验得到下图所示的纸带.纸带上O为小车运动起始时刻所打的点,选取时间间隔为0.1 s的相邻计数点A、B、C、D、E、F、G.
实验时测得小车的质量为M=200 g,小车所受细绳的拉力为F=0.2 N.各计数点到O的距离为s,对应时刻小车的瞬时速度为v,小车所受拉力做的功为W,小车动能的变化为ΔEk.请补填表中空格(结果保留小数点后四位).这两个数分别是_______ ;___________.
计数点 | s/m | v/(m·s-1) | v2/(m2·s-2) | W/J | ΔEk/J |
A | 0.1550 | 0.5560 | 0.3091 | 0.0310 | 0.0309 |
B | 0.2160 | 0.6555 | 0.4297 | 0.0432 | 0.0430 |
C | 0.2861 | 0.7550 | 0.5700 | 0.0572 | 0.0570 |
D | 0.3670 | 0.8570 | 0.7344 | 0.0734 | 0.0734 |
E | 0.4575 | 0.9525 | 0.9073 | ||
F | 0.5575 | 1.051 | 1.105 | 0.1115 | 0.1105 |
G | 0.6677 | 1.150 | 1.323 | 0.1335 | 0.1323 |
分析上述数据可知:在实验误差允许的范围内 ________________________.
(3)这个小组在之前的一次实验中分析发现拉力做功总是要比小车动能增量明显大一些.这一情况可能是下列哪些原因造成的 ____________(填字母代号).
A.在接通电源的同时释放了小车
B.小车释放时离打点计时器太近
C.平衡摩擦力时长木板倾斜程度不够
D.平衡摩擦力时长木板倾斜程度过大
(4)实验小组进一步讨论认为可以通过绘制v2-s图线来分析实验数据.请根据表中各计数点的实验数据在图中标出对应的坐标点,并画出v2-s图线.分析v2-s图线为一条通过原点的直线,直线的斜率如果在实验误差允许的范围内等于理论值,也可以得出相同的结论.这种方案中直线斜率表达式为k=___________ (用题目中相关物理量字母表示).
【答案】天平刻度尺D0.09150.0907细绳拉力做功等于小车动能变化_C
【解析】
(1)①根据本实验的实验原理,合外力所做的功等于动能的变化量,通过研究纸带来研究小车的速度,利用天平测量小车的质量,利用砝码的重力代替小车的合外力,所以需要刻度尺来测量纸带上点的距离和用天平测得小车的质量,即还需要刻度尺,天平(带砝码);
②为达到平衡摩擦力的目的,取下细绳和托盘,通过调节垫片的位置,改变长木板倾斜程度,根据打出的纸带判断小车是否做匀速直线运动;
③实验过程中,为减少误差,提高实验的精确度,他先调节木板上定滑轮的高度,使牵引小车的细绳与木板平行,目的是消除摩擦带来的误差,即平衡摩擦力后,使细绳的拉力等于小车的合力,故D项正确.
(2)W=mgs=0.2×0.4575 J=0.0915 J,ΔEk=mv2=
×0.2×0.9073 J=0.0907 J,
分析上述数据可知:在实验误差允许的范围内,细绳拉力做的功等于小车动能的变化.
(3)他将钩码重力做的功当做细绳拉力做的功,经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些,从功能关系看出:该实验一定有转化为内能的机械能,即实验中存在摩擦力没有被平衡掉,故C项正确.
(4)根据表中各计数点的实验数据在图中标出对应的坐标点,并画出v2-s图线.
v2-s图线为一条通过原点的直线,直线的斜率如果在实验误差允许的范围内等于理论值,也可以得出相同的结论.
根据,则这种方案中直线斜率表达式为k=
.
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【题目】如图所示,一对平行光滑轨道放置在水平面上,两轨道间距l=0.20m,导轨间接有电阻R=1.0;有一导体杆静止地放在轨道上,与两轨道垂直,杆及轨道的电阻均可忽略不计,整个装置处于磁感应强度B=0.50T的匀强磁场中,磁场方向垂直轨道平面向下。现用一大小为0.02N的恒力F拉杆,使之沿轨道向右运动起来,求
(1)当导体杆速度为v=1.0m/s时,电阻R两端的电压;
(2)导体杆最终的最大速度vm。
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【题目】如图所示为实验室中验证动量守恒的实验装置示意图.
(1)若入射小球质量为,半径为
;被碰小球质量为
,半径为
,则(______)
A. ,
B.
,
C. ,
D.
,
(2)为完成此实验,以下所提供的测量工具中必需的是________.(填下列对应的字母)
A.直尺 B.游标卡尺 C.天平 D.弹簧秤 E.秒表
(3)设入射小球的质量为,被碰小球的质量为
,P为碰前入射小球落点的平均位置,则关系式(用
、
及图中字母表示)___________________________成立,即表示碰撞中动量守恒.
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【题目】如图所示,横截面是直角三角形ABC的三棱镜对红光的折射率为n1,对紫光的折射率为n2,一束很细的白光由棱镜的一个侧面AB垂直入射,从另一侧面AC折射出来,已知棱镜的顶角∠A=30°,AC边平行于光屏MN,且与光屏距离为L。
(1)画出白光通过棱镜折射后的光路图(出射光线只画出两条边缘的光线,并指明其颜色);
(2)求出在光屏MN上得到的可见光光谱的宽度d?
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【题目】如图所示,图甲是一列简谐横波在t=0时刻的波形图,P点是此时处在平衡位置的一个质点.图乙是质点P的振动图象.
(1)判断这列波的传播方向;
(2)经过时间t1=6s,质点P通过的路程s;
(3)经过t2=30s,波向前传播的距离x.
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【题目】“苹果之父”乔布斯成为“创新”的代名词。图6是在苹果公司创立之 初,乔布斯设计的LOGO:牛顿在树下看书,LOGO边框上还有一句诗:“牛顿:一个永远孤独地航行在陌生思想海洋的灵魂。”在乔布斯眼中牛顿的创新性体现在:
A. 首次将人置于世界和社会的中心
B. 开创了具有严密逻辑体系的近代实验科学
C. 确认物体宏观运动的规律——牛顿力学体系
D. 使人类对微观世界的认识取得了革命性进步
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【题目】如图所示,小球A和小球B位于同一竖直线上,小球A距水平地面的高度为H=0.6m,小球B到水平地面的距离为h=0.2m,同时由静止释放两球.设B和地面为弹性碰撞,两球碰撞后B球速度为0,小球A的质量为m,小球B的质量为5m.重力加速度大小为g=10m/s2,忽略小球的直径、空气阻力及碰撞时间,小球所受重力远小于碰撞力.以地面为参考面,两球第一次碰撞后小球A能到达的高度为( )
A. 1.6m B. 0.82m C. 0.6m D. 0.35m
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【题目】如图所示,在匀速转动的水平圆盘上,沿半径方向放着用细线相连的质量均为m的两个物体A和B,它们分居圆心两侧,与圆心距离分别为RA=r,RB=2r,与盘间的动摩擦因数μ相同,当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力),下列说法正确的是( )
A. 此时绳子张力为3μmg
B. 此时圆盘的角速度为
C. 此时A所受摩擦力方向沿半径指向圆外
D. 此时烧断细线,A仍相对盘静止,B将做离心运动
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【题目】在如图所示的电路中,四节干电池串联,小灯泡A、B的规格均为“3.8 V,0.3 A”,合上开关S后,无论怎样移动滑动片,A、B灯都不亮.
(1)用多用电表的直流电压挡检查故障.
①选择开关置于下列量程的________挡较为合适(用字母序号表示)
A.2.5 V B.10 V C.50 V D.250 V
②测得c、d间电压约为5.8 V,e、f间电压为0,则故障是 (____)
A.A灯丝断开 B.B灯丝断开 C.d、e间连线断开 D.B灯被短路
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