【题目】如图甲所示的装置叫做阿特伍德机,是英国数学家和物理学家阿特伍德创制的一种著名力学实验装置,用来研究匀变速直线运动的规律.某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律,如图乙所示.
(1)实验时,该同学进行了如下操作:
①将质量均为M (A的含挡光片,B的含挂钩)的重物用绳连接后,跨放在定滑轮上,处于静止状态,测量出_______ (填“A的上表面”、“A的下表面”或“挡光片中心”)到光电门中心的竖直距离h.
②在B的下端挂上质量为m的物块C,让系统(重物A、B以及物块C)中的物体由静止开始运动,光电门记录挡光片挡光的时间为Δt.
③测出挡光片的宽度d,计算有关物理量,验证机械能守恒定律.
(2)如果系统(重物A、B以及物块C)的机械能守恒,应满足的关系式为_________ (已知重力加速度为g).
(3)引起该实验系统误差的原因有________________________ (写一条即可).
(4)验证实验结束后,该同学突发奇想:如果系统(重物A、B以及物块C)的机械能守恒,不断增大物块C的质量m,重物B的加速度a也将不断增大,那么a与m之间有怎样的定量关系?a随m增大会趋于一个什么值?请你帮该同学解决:
①写出a与m之间的关系式:____________________ (还要用到M和g).
②a的值会趋于___________.
【答案】挡光片中心 绳子有一定的质量、滑轮与绳子之间有摩擦、重物运动受到空气阻力等 重力加速度g
【解析】
解:(1)螺旋测微器的固定刻度读数为5.5mm,可动刻度读数为0.01×20.0mm=0.200mm,
所以最终读数为:5.5mm+0.200mm=5.700mm.
(2)需要测量系统重力势能的变化量,则应该测量出挡光片中心到光电门中心的距离,系统的末速度为:,
则系统重力势能的减小量△Ep=mgh,系统动能的增加量为:,
若系统机械能守恒,则有:
(3)系统机械能守恒的条件是只有重力做功,引起实验误差的原因可能有:绳子有质量;滑轮与绳子有摩擦;重物运动受到阻力作用.
(4)根据牛顿第二定律得,系统所受的合力为mg,则系统加速度为:,当m不断增大,则a趋向于g.
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【题目】如图所示,竖直光滑直轨道OA高度为2R,连接半径为R的半圆形光滑环形管道ABC(B为最低点),其后连接圆弧环形粗糙管道CD,半径也为R.一个质量为m的小球从O点由静止释放,自由下落至A点进入环形轨道,从D点水平飞出,下落高度刚好为R时,垂直落在倾角为30°的斜面上P点,不计空气阻力,重力加速度为g.求:
(1)小球运动到B点时对轨道的压力大小;
(2)小球运动到D点时的速度大小;
(3)小球在环形轨道中运动时,摩擦力对小球做了多少功?
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【题目】如图所示,M、N是竖直放置的两平行金属板,分别带等量异种电荷,两板间产生一个水平向右的匀强电场,场强为E,一质量为m、电荷量为+q的微粒以初速度v0沿竖直向上方向从与两板等距的A点射入匀强电场中,在静电力的作用下垂直打到N板上的C点,已知AB=BC.不计空气阻力,则可知( )
A. 微粒在电场中做曲线运动
B. 微粒打到C点时的速率与射入电场时的速率相等
C. M、N板间的电势差为
D. M、N板间的电势差为
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【题目】如图,点O、a、c在同一水平线上,c点在竖直细杆上。一橡皮筋一端固定在O点,水平伸直(无弹力)时,另一端恰好位于a点,在a点固定一光滑小圆环,橡皮筋穿过圆环与套在杆上的小球相连。已知b、c间距离小于c、d间距离,小球与杆间的动摩擦因数恒定,橡皮筋始终在弹性限度内且其弹力跟伸长量成正比。小球从b点上方某处释放,第一次到达b、d两点时速度相等,则小球从b第一次运动到d的过程中( )
A. 在c点速度最大
B. 在c点下方某位置速度最大
C. 重力对小球做的功一定大于小球克服摩擦力做的功
D. 在b、c两点,摩擦力的瞬时功率大小相等
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【题目】跳伞运动员做低空跳伞表演,他离开飞机后先做自由落体运动,当距离地面125 m时打开降落伞,伞张开后运动员就以14.3 m/s2的加速度做匀减速运动,到达地面时速度为5 m/s,问:(g=10 m/s2)
(1)运动员打开降落伞时的速度为多少?
(2)运动员离开飞机时距地面的高度为多少?
(3)离开飞机后,经过多少时间才能到达地面? (结果保留三位有效数字)
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【题目】质量为2 kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动,一段时间后撤去F,其运动的v–t图象如图所示。g取10 m/s2,从图象中可知( )
A. 水平推力的大小4 N
B. 物体与地面间的动摩擦因数为0.3
C. 前4 s内的位移是8 m
D. 前10 s内的位移是17 m
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【题目】如图所示,一沙袋用无弹性轻细绳悬于O点.开始时沙袋处于静止,此后弹丸以水平速度击中沙袋后均未穿出.第一次弹丸的速度为v1,打入沙袋后二者共同摆动的最大摆角为30°.当他们第1次返回图示位置时,第2粒弹丸以水平速度v2又击中沙袋,使沙袋向右摆动且最大摆角仍为30°.若弹丸质量是沙袋质量的倍,则以下结论中正确的是( )
A. v1:v2=41:42 B. v1:v2=41:83
C. v2=v1 D. v1:v2=42:41
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【题目】质点做直线运动的位移x与时间t的关系为x=5t+t2 (位移x与时间t的单位分别是米和秒),对于该质点的运动以下说法错误的是
A. 第1 s内的位移是6 m
B. 前2 s内的平均速度是7 m/s
C. 任意相邻的1 s内位移差都是1 m
D. 任意1 s内的速度变化量都是2 m/s
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【题目】课外小组利用如图所示电路测量电压表毫伏表内电阻,该电压表量程为500mV,内电阻约为图中电源电动势为E、内可阻忽略不计,为滑动变阻器,为电阻箱,V为待测电压表。经以下步骤可近似测得电压表毫伏表的内电阻。
断开,闭合,电阻箱的阻值调到最大,调节,使电压表读数等于其量程;
保持不变,闭合,调节,使电压表读数等于,然后读出的值,取。
按图甲所示的实物图,在图乙所给出的虚线框中画出电路图____________。
在备选的实验器材中,有两个滑动变阻器供选择,它们的铭牌上分别标有:“,1A”,“,2A”,在保证各实验器材均能正常工作的前提下,为尽可能提高测量精度且便于调节,滑动变阻器应选用______填“A”或“B”
若实验中测得的结果,要将这令电压表改装成量程为10V的电压表,则应串联一个阻值为______定值电阻。
本实验中测的系统误差来自于______。
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