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如图1所示,“”型木块放在光滑水平地面上,木块的水平表面AB粗糙,与水平面夹角θ=37°的表面BC光滑.木块右侧与竖直墙壁之间连接着一个力传感器,当力传感器受压时,其示数为正值;当力传感器被拉时,其示数为负值.一个可视为质点的滑块从C点由静止开始下滑,运动过程中,传感器记录到的力和时间的关系如图2所示.(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,取g=10m/s2.)求:

(1)斜面BC的长度L;
(2)滑块的质量m;
(3)运动过程中滑块克服摩擦力做的功W.

解:(1)分析滑块受力,由牛顿第二定律得:
得:a1=gsinθ=6m/s2
通过图象可知滑块在斜面上运动时间为:t1=1s
由运动学公式得:L=a1t12=3m
(2)滑块对斜面的压力为:N1′=mgcosθ
木板对传感器的压力为:F1=N1′sinθ
由图象可知:F1=12N
解得:m=2.5kg
(3)滑块滑到B点的速度为:v1=a1t1=6m/s
由图象可知:f1=5N,t2=2s
a2==2m/s2
s=v1t2-a2t22=8m
W=fs=40J
答:(1)斜面BC的长度L为3m;
(2)滑块的质量m为2.5kg;
(3)运动过程中滑块克服摩擦力做的功W为40J.
分析:(1)当滑块沿斜面BC向下运动时,滑块对斜面有斜向右下方的压力,则力传感器受到压力.由图读出滑块运动的时间为t=1s,由牛顿第二定律求出滑块的加速度,即可由位移公式求解斜面BC的长度.
(2)滑块对斜面的压力为N1′=mgcosθ,木板对传感器的压力为:F1=N1′sinθ,由图读出F1,即可求得滑块的质量.
(3)求出滑块滑到B点的速度,根据牛顿第二定律求出加速度,根据运动学基本公式求出位移,进而求出克服摩擦力所做的功.
点评:本题要读懂F-t图象,分析滑块的受力情况和运动情况,关键要抓住木板对传感器的压力与滑块对斜面BC压力的关系.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解

实验题
Ⅰ.有一个小灯泡上标有“4.8V  2W”的字样,现在测定小灯泡在不同电压下的电功率,并作出小灯泡的电功率P与它两端电压的平方U2的关系曲线.有下列器材可供选用:
A 电压表V1(0~3V,内阻3kΩ)   
B 电压表V2(0~15V,内阻15kΩ)
C 电流表A(0~0.6A,内阻约1Ω)
D 定值电阻R1=2kΩ
E 定值电阻R2=10kΩ
F 滑动变阻器R(10Ω,2A)
G 学生电源(直流5V,内阻不计)
H 开关、导线若干
(1)为了使测量结果尽可能准确,实验中所用电压表应选用
A
A
,定值电阻应选用
D
D
.(均用序号字母填写);
(2)为尽量减小实验误差,并要求从零开始多取几组数据,请在方框内画出满足实验要求的电路图;
(3)根据实验做出P-U2图象,下面的四个图象中可能正确的是
C
C


Ⅱ.研究小组通过分析、研究发现弹簧系统的弹性势能EP与弹簧形变量x的关系为EP=Cxn(C为与弹簧本身性质有关的已知常量),为了进一步探究n的数值,通常采用取对数作函数图象的方法来确定.为此设计了如图所示的实验装置.L型长直平板一端放在水平桌面上,另一端放置在木块P上,实验开始时,移动木块P到某一位置,使小车可以在斜面上做匀速直线运动,弹簧一端固定在平板上端,在平板上标出弹簧未形变时另一端位置O和另一位置A,A点处放置一光电门,用光电计时器记录小车通过光电门时挡光的时间.

(1)研究小组某同学建议按以下步骤采集实验数据,以便作出lgv与lgx的函数图象关系:
A.用游标卡尺测出小车的挡光长度d
B.用天平称出小车质量m
C.用刻度尺分别测出OA距离L,O到桌面高度h1,A到桌面的高度h2
D.将小车压缩弹簧一段距离,用刻度尺量出弹簧压缩量x,让小车由静止释放,光电计时器读出小车通过光电门的挡光时间t
E.改变小车压缩弹簧的距离,重复D
根据实验目的,你认为以上实验步骤必须的是
ABDE
ABDE

(2)若小车挡光长度为d,通过光电门的挡光时间为t,则小车过A点的速度v=
d
t
d
t

(3)取lgv为纵坐标,lgx为横坐标,根据实验数据描点画出图线如图所示,已知该直线与纵轴交点的坐标为(0,a),与横轴的交点的坐标为(-b,0),由图可知,n=
2a
b
2a
b

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科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解

研究小组通过分析、研究发现,弹簧的弹性势能EP与弹簧形变量x的关系为EP=Cxn,其中,C为与弹簧本身性质有关的已知常量;为了进一步探究n的数值,通常采用取对数作函数图象的方法来确定.为此他们设计了如图所示的实验装置,L型长直平板一端放在水平桌面上,另一端放在木块P上;实验开始时,移动木块P到某一位置,使小车可以在板面上做匀速直线运动.弹簧一端固定在平板上端,在平板上标出弹簧未形变时另一端位置O,A点处放置一光电门,用光电计时器记录小车的挡光板经过光电门的挡光时间.
(1)某同学建议按以下步骤采集实验数据,以便作出lgv与lgx的函数图象:
A.用游标卡尺测出小车的挡光板宽度d
B.用天平称出小车的质量m
C.用刻度尺分别测出OA距离L,O点到桌面的高度h1,A点到桌面的高度h2
D.将小车压缩弹簧一段距离,用刻度尺测出弹簧压缩量x;再将小车由静止释放,从光电计时器上读出小车的挡光板经过光电门的挡光时间t
E.改变小车压缩弹簧的压缩量,重复步骤D
根据实验目的,你认为必须的实验步骤是
ABDE
ABDE

(2)若小车的挡光板宽度为d,经过光电门的挡光时间为t,则小车过A点的速度v=
d
t
d
t

(3)取lgv为纵坐标,lgx为横坐标,根据实验数据描点画出,如图所示的图象.已知该直线与纵轴交点的坐标为(0,a),与横轴交点的坐标为(-b,0);由图可知,n=
2a
b
2a
b

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科目:高中物理 来源:2010-2011学年浙江省台州中学高三(下)第四次考试物理试卷(解析版) 题型:解答题

实验题
Ⅰ.有一个小灯泡上标有“4.8V  2W”的字样,现在测定小灯泡在不同电压下的电功率,并作出小灯泡的电功率P与它两端电压的平方U2的关系曲线.有下列器材可供选用:
A 电压表V1(0~3V,内阻3kΩ)  
B 电压表V2(0~15V,内阻15kΩ)
C 电流表A(0~0.6A,内阻约1Ω)
D 定值电阻R1=2kΩ
E 定值电阻R2=10kΩ
F 滑动变阻器R(10Ω,2A)
G 学生电源(直流5V,内阻不计)
H 开关、导线若干
(1)为了使测量结果尽可能准确,实验中所用电压表应选用______,定值电阻应选用______.(均用序号字母填写);
(2)为尽量减小实验误差,并要求从零开始多取几组数据,请在方框内画出满足实验要求的电路图;
(3)根据实验做出P-U2图象,下面的四个图象中可能正确的是______.

Ⅱ.研究小组通过分析、研究发现弹簧系统的弹性势能EP与弹簧形变量x的关系为EP=Cxn(C为与弹簧本身性质有关的已知常量),为了进一步探究n的数值,通常采用取对数作函数图象的方法来确定.为此设计了如图所示的实验装置.L型长直平板一端放在水平桌面上,另一端放置在木块P上,实验开始时,移动木块P到某一位置,使小车可以在斜面上做匀速直线运动,弹簧一端固定在平板上端,在平板上标出弹簧未形变时另一端位置O和另一位置A,A点处放置一光电门,用光电计时器记录小车通过光电门时挡光的时间.

(1)研究小组某同学建议按以下步骤采集实验数据,以便作出lgv与lgx的函数图象关系:
A.用游标卡尺测出小车的挡光长度d
B.用天平称出小车质量m
C.用刻度尺分别测出OA距离L,O到桌面高度h1,A到桌面的高度h2
D.将小车压缩弹簧一段距离,用刻度尺量出弹簧压缩量x,让小车由静止释放,光电计时器读出小车通过光电门的挡光时间t
E.改变小车压缩弹簧的距离,重复D
根据实验目的,你认为以上实验步骤必须的是______.
(2)若小车挡光长度为d,通过光电门的挡光时间为t,则小车过A点的速度v=______.
(3)取lgv为纵坐标,lgx为横坐标,根据实验数据描点画出图线如图所示,已知该直线与纵轴交点的坐标为(0,a),与横轴的交点的坐标为(-b,0),由图可知,n=______.

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