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某实验小组采用如图3所示的装置探究“合力做功与动能变化的关系”。打点计时器工作频率为50Hz。

     实验的部分步骤如下:

a.将木板的左端垫起,以平衡小车的摩擦力;

b.在小车中放入砝码,纸带穿过打点计时器,连在小车后端,用细线连接小车和钩码;

c.将小车停在打点计时器附近,接通电源,释放小车,小车拖动纸带,打点计时器在纸带上打下一系列的点,断开电源;

d.改变钩码或小车中砝码的质量,更换纸带,重复b、c的操作。

     ① 在小车的运动过程中,对于钩码、砝码和小车组成的系统,钩码的重力做____功(填“正”或“负”);

     ② 图4是某次实验时得到的一条纸带,他们在纸带上取计数点OABCDE,用最小刻度是毫米的刻度尺进行测量,读出各计数点对应的刻度x,通过计算得到各计数点到O的距离s以及对应时刻小车的瞬时速度v。请将C点对应的测量和计算结果填在下表中的相应位置。

图4

计数点

x/cm

s/cm

v/(m·s-1)

O

1.00

0.00

0.30

A

2.34

1.34

0.38

B

4.04

3.04

0.46

C

 

5.00

 

D

8.33

7.33

0.61

E

10.90

9.90

0.70

     ③ 实验小组认为可以通过绘制图线来分析实验数据(其中v是各计数点对应时刻小车的瞬时速度,vOO点对应时刻小车的瞬时速度)。他们根据实验数据在图5中标出了OABDE对应的坐标点,请你在该图中标出计数点C对应的坐标点,并画出图线。

     ④ 实验小组计算了他们绘制的图线的斜率,发现该斜率大于理论值,其原因可能是___________________。


① 正 ……………………………………………………………………………………2分

② 6.00…………………………………………………………………………………2分

   0.54 …………………………………………………………………………………2分

③ 答案见下图 …………………………………………………………………………2分

④ 木板的左侧垫的过高………………………………………………………………2分


练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:


如图所示,在足够大的、竖直向下的匀强磁场中有两根水平放置的平行粗糙的金属导轨CD、EF,导轨上放有一金属棒MN。现从t=0时刻起,给MN通以图示方向的电流,且电流I的大小与时间t成正比,即Ikt,不考虑电流对匀强磁场的影响,金属棒与导轨始终垂直且接触良好。下列关于金属棒的加速度a、速度v随时间t变化的关系图像中可能正确的是(       )

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如图所示,有两根和水平方向成θ角的光滑平行的金属轨道,上端接有可变电阻R,下端足够长,空间有垂直于轨道平面的匀强磁场,磁感应强度为B。一根质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下。经过足够长的时间后,金属杆的速度会趋近于一个最大速度vm,不计金属杆的电阻,则

A.如果只增大θvm将变大

B.如果只增大Bvm将变大

C.如果只增大Rvm将变小

D.如果只减小mvm将变大

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如图所示,两块相同的金属板正对着水平放置,板间距离为 d 。当两板间加电压 U 时,一个质量为 m、电荷量为 + q的带电粒子,以水平速度 v0 从A点射入电场,经过一段时间后从B点射出电场,A、B间的水平距离为 L ,不计重力影响。求:

(1)带电粒子从A点运动到B点经历的时间;

(2)带电粒子经过B点时速度的大小;

(3)A、B间的电势差。

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图1为一列简谐横波在t=0时的波形图,P是平衡位置在x=1cm处的质元,Q是平衡位置在x=4cm处的质元。图2为质元Q的振动图像。则

    A.t=0.3s时,质元Q的加速度达到正向最大

    B.波的传播速度为20m/s

    C.波的传播方向沿x轴负方向

    D.t=0.7s时,质元P的运动方向沿y轴负方向

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如图所示,斜面上固定有一与斜面垂直的挡板,另有一截面为1/4圆的光滑柱状物体甲放置于斜面上,半径与甲相同的光滑球乙被夹在甲与挡板之间,没有与斜面接触而处于静止状态。现在从球心O.处对甲施加一平行于斜面向下的力F,使甲沿斜面方向缓慢向下移动。设乙对挡板的压力大小为F1,甲对斜面的压力大小为F2,甲对乙的弹力为F3。在此过程中:

      A.F1逐渐增大,F2逐渐增大,F3逐渐增大

      B.F1逐渐减小,F2保持不变,F3逐渐减小

      C.F1保持不变,F2逐渐增大,F3先增大后减小

      D.F1逐渐减小,F2保持不变,F3先减小后增大

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随着环保节能意识的增强,自行车重新成为短途出行的重要交通工具,它不仅能保 护环境,节约能源,而且相比走路感觉更“省力’’。某同学想通过简单的器材,包括“台秤、卷尺和秒表”,验证是否“省力”。他认为是否“省力”需比较同等条件下人所消耗的能量多少。

  (1)步骤一:估测一个人沿直线步行距离s所消耗的能量E1他认为人步行消耗的主要能量用于克服重力做功,运用上述器材,他测量了“人的质量m、腿长L、步幅d”,重力加速度为g,运用上述物理量符号可得E1    (写表达式)。

  (2)(单选题)一个体重为60kg普通高中男生,步行100米,消耗能量约(     )

       A.8J         B.80J       C.800J      D.8000J

  (3)步骤二:估测一个人骑自行车沿直线前进一段距离s所消耗的能量E2他假定人骑自行车前进时阻力不变。人骑自行车从静止开始,先做加速运动、再匀速运动、后停止蹬车自行滑行。测量了“人和车的总质量M,骑车匀速前进距离s.和对应的时间t”,量了停止蹬车后,人和自行车滑行的距离s2运用上述物理量符号可得E2   (写表达式)。最后比较E1和2,即可验证是否“省力”。

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某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合外力F关系的实验,如图所示为实验装置图。为了实验操作方便他用一些回形针来替代细砂。他的主要实验步骤如下:

       a.按图把实验器材安装好,不挂砂桶,反复移动木板下的垫木直到小车做匀速

       b.把细线系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶,并在砂桶中放入10枚回形针(经测量每枚回形针的质量为m0=0.5g),接通电源,放在小车,打点计时器在被小车带动的纸带上打下一系列点,取下纸带,并在纸带上写上编号;

       c.保持小车的质量M不变,多次改变砂桶中钓的回形针的数量n,再重复步骤b;

       d.算出每条纸带对应的加速度的值;并记入下表中

       e.用纵坐标表示加速度a,横坐标表示回形针的枚数n,根据表中数据作出a-n图线。

                                       

       (1)如图所示为n=30时实验得到的纸带,这位同学已算出打点计时器打下计数点“l”  时纸带的速度为vl=0.54 m/s,请你继续算出打点计时器打下计数点“3”时纸带的速度v3=       m/s,表中第3次实验时小车运动的加速度大小为        m/s2。(均保留2位有效数字)。

       (2)根据上表已描出部分数据点,请描出第3组数据并作出a随n变化的图线。        

       (3)若作出的a-n图线的斜率为k,纵坐标轴上的截距为b,则可求得小车的质量为         ;砂桶的质量为           (结果用k、b及m0等字母表示)。

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如图甲所示:MN、PQ是相距d=l m的足够长平行光滑金属导轨,导轨平面与水平面成某一夹角,导轨电阻不计;长也为1m的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上,且始终与导轨接触良好,ab的质量m=0.1 kg、电阻R=l ; MN、PQ的上端连接右侧电路,电路中R2为一电阻箱;已知灯泡电阻RL=3 ,定值电阻R1=7 ,调节电阻箱使R2 =6 ,量力加速度g=10 m/s2。现断开开关S,在t=0时刻由静止释放ab,在t=0.5 s时刻闭合S,同时加上分布于整个导轨所在区域的匀强磁场,磁场方向垂直于导轨平面斜向上;图乙所示为ab的速度随时间变化图像。

    (1)求斜面倾角a及磁感应强度B的大小;

    (2)ab由静止下滑x=50 m(此前已达到最大速度)的过程中,求整个电路产生的电热;

    (3)若只改变电阻箱R2的值。当R2为何值时,ab匀速下滑中R2消耗的功率最大?消耗的最大功率为多少?

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