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    4．与打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况时的常用计时仪器，如图甲所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置．现利用如图乙所示的装置验证滑块所受外力做功与其动能变化的关系．方法是：在滑块上安装一遮光板，把滑块放在水平放置的气垫导轨上（滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略），通过跨过定滑轮的细绳与钩码相连，连接好1、2两个光电门，在图示位置释放滑块后，光电计时器记录下滑块上的遮光板先后通过两个光电门的时间分别为△t1、△t2．已知滑块（含遮光板）质量为M、钩码质量为m、两光电门间距为S、遮光板宽度为L、当地的重力加速度为g．

    ①用游标卡尺（20分度）测量遮光板宽度．
    ②本实验想用钩码的重力表示滑块受到的合外力，为减小这种做法带来的误差，实验中需要满足的条件是M远大于m（填“大于”、“远大于”、“小于”或“远小于”）
    ③计算滑块先后通过两个光电门时的瞬时速度的表达式为：v1=$\frac{L}{△{t}_{1}}$、v2=$\frac{L}{△{t}_{2}}$；（用题中所给字母表示）
    ④本实验中，验证滑块运动的动能定理的表达式为$mgs=\frac{1}{2}M{（\frac{L}{{△{t_2}}}）^2}-\frac{1}{2}M{（\frac{L}{{△{t_1}}}）^2}$．（用题中所给字母表示）

    分析 滑块在水平木板运动时水平方向上受到绳的拉力和摩擦力，想用钩码的重力表示小车受到的合外力，首先需要平衡摩擦力；其次必须要满足钩码的质量远小于滑块的总质量．
    根据极短时间内的平均速度表示瞬时速度求出滑块先后通过两个光电门的瞬时速度．抓住滑块重力势能的减小量等于滑块动能的增加量列出表达式．

    解答 解：②对整体分析，加速度a=$\frac{mg}{M+m}$，隔离对滑块分析，绳子的拉力F=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}=\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，想用钩码的重力表示滑块受到的合外力，需要满足的条件是M远大于m．
    ③根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度知，${v}_{1}=\frac{L}{△{t}_{1}}$，${v}_{2}=\frac{L}{△{t}_{2}}$．
    ④合力做功为mgs，动能变化量为$\frac{1}{2}M{{v}_{2}}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_{1}}^{2}$，则验证滑块运动的动能定理的表达式为$mgs=\frac{1}{2}M{（\frac{L}{{△{t_2}}}）^2}-\frac{1}{2}M{（\frac{L}{{△{t_1}}}）^2}$．
    故答案为：②远大于，③$\frac{L}{△{t}_{1}}$，$\frac{L}{△{t}_{2}}$，④$mgs=\frac{1}{2}M{（\frac{L}{{△{t_2}}}）^2}-\frac{1}{2}M{（\frac{L}{{△{t_1}}}）^2}$．

    点评 掌握用钩码重力表示小车所受合力的处理方法．知道极短时间内的平均速度可以表示瞬时速度，以及掌握该实验的原理，明确如何验证动能定理．

    练习册系列答案
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    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    14．如图，上端开口的圆柱形汽缸竖直放置，截面积为5×10-3m2，一定质量的气体被质量为2.0kg的光滑活塞封闭在汽缸内，求其压强多大（1大气压强取1.01×105Pa，g取10N/kg）．若从初温27℃开始加热气体，使活塞离汽缸底部的高度由0.5m缓慢变为0.51m，则此时气体的温度为多少℃．

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    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    15．关于做匀速圆周运动物体的线速度、角速度、周期之间的关系，下列说法正确的是（　　）
    A．线速度大的角速度一定大B．线速度大的周期一定小
    C．角速度大的半径一定小D．角速度大的周期一定小

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    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    12．同学们知道，如图1，将两个金属电极插入任何一个水果中就可以做成一个水果电池，但日常生活中我们很少用“水果电池”，这是为什么呢？某学习小组的同学准备就此问题进行探究．

    （1）同学们通过查阅资料知道将锌、铜两电极插入水果中，电动势大约会有1V多一点．楚悦同学找来了一个苹果做实验，当用量程为0～3V、内阻约50kΩ的电压表测其两极时读数为0.96V．但当他将四个这样的水果电池串起来给标称值为“3V，0.5A”的小灯泡供电时，灯泡并不发光．检查灯泡、线路均没有故障，而用电压表测量其电压确实能达到3V多．据您猜想，出现这种现象的原因应当是：水果电池内阻太大（不要求写分析、推导过程）．
    （2）两位同学准备用如图2所示的电路进行实验，图中电流表的内阻已知为RA，R为电阻箱，接好电路后，闭合开关，调节电阻箱的阻值，读出所对应的电流表读数I，取得多组数据，然后通过作出有关物理量的线性图象，求得电池的电动势和内阻r．
    ①请写出两位同学所作线性图象对应的函数表达式$\frac{1}{I}=\frac{1}{E}R+\frac{r+{R}_{A}}{E}$．
    ②在图3中作出图象，该图象斜率的绝对值为k，纵坐标的截距为b，则电池的电动势E=$\frac{1}{k}$，内阻r=$\frac{b}{k}-{R}_{A}$．

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    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    19．图1是图2所示多用电表Ω×1k档的工作电池，外壳上印着标称电动势9V，但A、B两极极性没有标示．

    （1）实验小组甲同学选择多用电表的直流电压档对电池测量：将（+）（-）表笔分别与A、B相连时电表指针反偏；对调连接，电表有了正常示数；再在A、B两极间接入一只200Ω电阻，电表示数减小（如电表刻度盘所示）．由以上测量可以确定电池的正极是B（填“A”或“B”）
    （2）接着要测量这个电池的电动势E和内电阻r．乙同学说至少还需要电流表、电压表、滑动变阻器；丙同学说至少还需要电阻箱；丁同学说不再需要什么，利用甲的实验数据就可以了．显然丁方案不再需要实验操作，他能获得电池的电动势和内电阻么？若能，写出结论；若不能，简述理由．E=7.0V，r=80Ω．
    （3）最后按图3的电路对该电池进行放电实验．实验中通过适时调整滑动变阻器，保持电流表示数为10mA不变，每分钟记录一次电压表示数，实验历时20分钟．将各组电压-时间数据在方格纸上描点作图，经拟合，可认为电压由6.2V均匀下降到5.8V．则这次放电过程中通过电流表的电量是12C，电流表和变阻器消耗的电能是72J．

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    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    9．在做“互成角度的两个力的合成”实验时，橡皮条的一端固定在木板上，用两个弹簧测力计把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点，以下操作中正确的是（　　）
    A．同一次实验过程中，O点位置不允许变动
    B．实验中，弹簧测力计必须与木板平行，读数时视线要正对弹簧测力计刻度
    C．实验中，必须记录两弹簧秤的示数、拉力的方向和结点O的位置
    D．实验中，把橡皮条的另一端拉到O点时，两弹簧测力计之间夹角应取90°，以便于算出合力的大小

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    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    16．在光滑的水平面上，一端固定的弹簧，当一端受力而发生形变（形变量为x）时，引起了弹性势能的变化．则图中正确的是（　　）
    A．B．C．D．

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    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    13．（在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用．下列说法符合历史事实的是（　　）
    A．密立根通过油滴实验测得了基本电荷的数值
    B．贝克勒尔通过对天然放射性现象的研究，发现了原子中存在原子核
    C．居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋（Po）和镭（Ra）两种新元素
    D．卢瑟福通过α粒子散射实验，证实了在原子核内存在质子
    E．汤姆孙通过阴极射线在电场和在磁场中的偏转实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测出了该粒子的比荷

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    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    14．某实验小组用如图1所示装置进行“探究加速度和力、质量的关系”的实验．
    （1）实验之初，应不悬挂（填“悬挂”或“不悬挂”）沙桶，连接纸带，反复调试木板下垫块的位置，直到轻推小车，小车可以牵引纸带打出点迹均匀的纸带．
    （2）某次实验打出的纸带如图2所示，A、B、C、D、E为打出的五个计数点，每两个点之间还有4个点没有在图中标出，则小车加速度a=1m/s2．

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