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    10．现要用如图所示的实验装置探究“动能定理”：一倾角θ可调的斜面上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上，光电门甲的位置可移动．不可伸长的细线一端固定在带有遮光片（宽度为d）的滑块上，另一端通过光滑定滑轮与重物相连，细线与斜面平行（通过滑轮调节）．当滑块沿斜面下滑时，与光电门相连的计时器可以显示遮光片挡光的时间t，从而可测出滑块通过光电门时的瞬时速度v．改变光电门甲的位置，重复实验，比较外力所做的功W与系统动能的增量△Ek的关系，即可达到实验目的．主要实验步骤如下：
    （1）调节斜面的倾角θ，用以平衡滑块的摩擦力．将带有遮光片的滑块置于斜面上，轻推滑块，使之运动．可以通过遮光片经过两光电门的时间是否相等判断滑块是否正好做匀速运动；
    （2）按设计的方法安装好实验器材．将滑块从远离光电门甲的上端由静止释放，滑块通过光电门甲、乙时，遮光片挡光的时间分别t1和t2，则滑块通过甲、乙两光电门时的瞬时速度分别为$\frac{d}{{t}_{1}^{\;}}$和$\frac{d}{{t}_{2}^{\;}}$；
    （3）用天平测出滑块（含遮光片）的质量M及重物的质量m，用米尺测出两光电门间的距离x，比较mgx和$\frac{1}{2}（M+m）（\frac{d}{{t}_{2}^{\;}}）_{\;}^{2}-\frac{1}{2}（M+m）（\frac{d}{{t}_{1}^{\;}}）_{\;}^{2}$的大小，在误差允许的范围内，若两者相等，可得出合力对物体所做的功等于物体动能的变化量．

    分析 （1）根据$v=\frac{d}{t}$，因遮光片间距一定，则可根据时间小车是否匀速直线运动；
    （2）应用速度公式求出滑块通过光电门的瞬时速度；
    （3）应用动能定理求出实验需要验证的表达式；

    解答 解：（1）滑块匀速运动时，遮光片经过两光电门的时间相等；
    （2）遮光片宽度d很小，可认为其平均速度与滑块通过该位置时的瞬时速度相等，故滑块通过甲、乙两光电门时的瞬时速度分别为和；
    ${v}_{甲}^{\;}=\frac{d}{{t}_{1}^{\;}}$，${v}_{乙}^{\;}=\frac{d}{{t}_{2}^{\;}}$
    （3）比较外力做功mgx及系统动能的增量$\frac{1}{2}$（M+m）$[（\frac{d}{{t}_{2}^{\;}}）_{\;}^{2}-（\frac{d}{{t}_{1}^{\;}}）_{\;}^{2}]$是否相等，即可探究“动能定理”．
    故答案为：（1）遮光片经过两光电门的时间是否相等　
    （2）$\frac{d}{{t}_{1}^{\;}}$         $\frac{d}{{t}_{2}^{\;}}$ 
    （3）mgx　    $\frac{1}{2}$（M+m）$[（\frac{d}{{t}_{2}^{\;}}）_{\;}^{2}-（\frac{d}{{t}_{1}^{\;}}）_{\;}^{2}]$

    点评 本题考查了“探究合力做功与速度变化的关系”，明确了该实验的实验原理以及实验目的，即可了解具体操作的含义，以及如何进行数据处理．

    练习册系列答案
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    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    10．某导体中的电流随其两端电压的变化如图所示，则下列说法中正确的是（　　） 
    A．加5V电压时，导体的电阻是0.2Ω
    B．加12V电压时，导体的电阻是8Ω
    C．由图可知，随着电压的增大，导体的电阻不断减小
    D．该元件为非线性元件，所以欧姆定律不适用

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    1．经测定，在夏季雷雨天的一次闪电中，云层与地面间的电势差约为1010V，通过的电荷量为30C．试问：
    （1）在这次闪电中释放出的电能是多少？
    （2）如果能把这些能量都利用起来，给拥有600户人家的小区供电，平均每户每天用电1.5度，那么这些能量够该小区用多少天？

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    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    18．某实验小组利用如图甲所示的装置探究功和动能变化的关系，他们将宽度为d的挡光片固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与砝码盘相连，在水平桌面上的A、B两点各安装一个光电门，记录小车通过A、B时的遮光时间，小车中可以放置砝码．

    （1）实验中木板略微倾斜，这样做目的是CD
    A．为了平衡小车所受到的摩擦力         
    B．为了增大小车下滑的加速度
    C．可使得细线拉力对小车做的功等于合力对小车做的功
    D．为了使释放小车后，小车能匀加速下滑
    （2）实验主要步骤如下：
    ①将小车停在C点，在砝码盘中放上砝码，小车在细线拉动下运动，记录此时小车及小车中砝码的质量之和为M，砝码盘和盘中砝码的总质量为m，小车通过A、B时的遮光时间分别为t1、t2，则小车通过A、B过程中动能的变化量△E=$\frac{1}{2}M[（\frac{d}{{t}_{2}^{\;}}）_{\;}^{2}-（\frac{d}{{t}_{1}^{\;}}）_{\;}^{2}]$（用字母M、t1、t2、d表示）．
    ②在小车中增减砝码或在砝码盘中增减砝码，重复①的操作．
    ③如图乙所示，用游标卡尺测量挡光片的宽度d=5.50mm．
    （3）若在本实验中木板保持水平而没有平衡摩擦力，假设小车与水平长木板之间的动摩擦因数为μ．利用上面的实验器材完成实验，保证小车质量不变，改变砝码盘中砝码的数量（取绳子拉力近似等于砝码盘及盘中砝码的总重力），测得多组m、t1、t2的数据，并得到m与（$\frac{1}{{t}_{2}}$）2-（$\frac{1}{{t}_{1}}$）2的关系图象如图丙所示．已知图象在纵轴上的截距为b，直线PQ的斜率为k，A、B两点的距离为s，挡光片的宽度为d，则μ=$\frac{b{d}_{\;}^{2}}{2gks}$（用字母b、d、s、k、g表示）．

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    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    5．如图所示，在足够长的光滑绝缘水平直线轨道上方的P点，固定一电荷量为+Q的点电荷．一质量为m、带电荷量为+q的物块（可视为质点的检验电荷），从轨道上的A点以初速度v0沿轨道向右运动，当运动到P点正下方B点时速度为v．已知点电荷产生的电场在A点的电势为φ（取无穷远处电势为零），P到物块的重心竖直距离为h，P、A连线与水平轨道的夹角为60°，k为静电常数，下列说法正确的是（　　）
    A．物块在A点的电势能EPA=Qφ
    B．物块在A点时受到轨道的支持力大小为mg+$\frac{3\sqrt{3}kqQ}{8{h}^{2}}$
    C．点电荷+Q产生的电场在B点的电场强度大小EB=K$\frac{q}{{h}^{2}}$
    D．点电荷+Q产生的电场在B点的电势φB=$\frac{m}{2q}$（v02-v2）+φ

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    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    15．图示为一个内、外半径分别为R1和R2的圆环状均匀带电平面，其单位面积带电量为σ．取环面中心O为原点，以垂直于环面的轴线为x轴．设轴上任意点P到O点的距离为x，P点电场强度的大小为E．下面给出E的四个表达式（式中k为静电力常量），其中只有一个是合理的．根据你的判断，E的合理表达式应为（　　）
    A．E=2πkσ（$\frac{{R}_{1}}{\sqrt{{x}^{2}+{R}_{1}^{2}}}$-$\frac{{R}_{2}}{\sqrt{{x}^{2}+{R}_{1}^{2}}}$）xB．E=2πkσ（$\frac{1}{\sqrt{{x}^{2}+{R}_{1}^{2}}}$-$\frac{1}{\sqrt{{x}^{2}+{R}_{2}^{2}}}$）x
    C．E=2πkσ（$\frac{{R}_{1}}{\sqrt{{x}^{2}+{R}_{1}^{2}}}$+$\frac{{R}_{2}}{\sqrt{{x}^{2}+{R}_{2}^{2}}}$）xD．E=2πkσ（$\frac{1}{\sqrt{{x}^{2}+{R}_{1}^{2}}}$+$\frac{1}{\sqrt{{x}^{2}+{R}_{2}^{2}}}$）x

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    2．如图所示，两块平行金属极板MN水平放置，板长L=1m．间距d=$\frac{{\sqrt{3}}}{3}$m，两金属板间电压UMN=1×104 V；在平行金属板右侧依次存在ABC和FGH两个全等的正三角形区域，正三角形ABC内存在垂直纸面向里的匀强磁场B1，三角形的上顶点A与上金属板M平齐，BC边与金属板平行，AB边的中点P恰好在下金属板N的右端点；正三角形FGH内存在垂直纸面向外的匀强磁场B2，已知A、F、G处于同一直线上．B、C、H也处于同一直线上．AF两点距离为$\frac{2}{3}$m．现从平行金属极板MN左端沿中心轴线方向入射一个重力不计的带电粒子，粒子质量m=3×10-10 kg，带电量q=+1×10-4 C，初速度v0=1×105 m/s．
    （1）求带电粒子从电场中射出时的速度v的大小和方向；
    （2）若带电粒子进入中间三角形区域后垂直打在AC边上，求该区域的磁感应强度B1；
    （3）若要使带电粒子由FH边界进入FGH区域并能再次回到FH界面，求B2应满足的条件．

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    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    19．某同学为探究“合力做功与物体动能改变的关系”设计了如下实验，他的操作步骤：

    （1）按图1摆好实验装置，其中小车质量M=0.20kg，钩码总质量m=0.05kg．
    （2）释放小车，然后接通打点计时器的电源（电源频率为f=50Hz），打出一条纸带．
    （3）他在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条，如图2所示．
    把打下的第一点记作0，然后依次取若干个计数点，相邻计数点间还有4个点未画出，用厘米刻度尺测得各计数点到0点距离分别为d1=0.41m，d2=0.055m，d3=0.167m，d4=0.256m，d5=0.360m，d6=0.480m…，他把钩码重力（当地重力加速度g=10m/s2）作为小车所受合力，算出打下0点到打下第5点合力做功W=0.180J（结果保留三位有效数字），用正确的公式Ek=$\frac{M{f}^{2}（{d}_{6}-{d}_{4}）^{2}}{200}$（用相关数据前字母列式）把打下第5点时小车的动能作为小车动能的改变量，算得Ek=0.125J．
    （4）此次实验探究的结果，他没能得到“合力对物体做的功等于物体动能的增量”，且误差很大．通过反思，他认为产生误差的原因如下，其中正确的是AB．（双项选择题）
    A．钩码质量太大，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多
    B．没有平衡摩擦力，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多
    C．释放小车和接通电源的次序有误，使得动能增量的测量值比真实值偏小
    D．没有使用最小刻度为毫米的刻度尺测距离也是产生此误差的重要原因．

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    科目：高中物理 来源： 题型：作图题

    20．如图所示，在匀强电场中有一个等边三角形ABC，且电场线平行于该三角形平面．已知φA=2V，φB=8V，φC=4V．用作图法，请在图中画出过C点的等势面和过A点的电场线．

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