【题目】在水平长直的轨道上,有一长度为L的平板车在外力控制下始终保持速度v0做匀速直线运动。某时刻将一质量为m的小滑块轻放到车面的中点,滑块与车面间的动摩擦因数为μ,此时调节外力,使平板车仍做速度为v0的匀速直线运动。
(1)若滑块最终停在小车上,滑块和车之间因为摩擦产生的内能为多少?(结果用m,v0表示)
(2)已知滑块与车面间动摩擦因数μ=0.2,滑块质量m=1kg,车长L=2m,车速v0=4m/s,取g=10m/s2,当滑块放到车面中点的同时对该滑块施加一个与车运动方向相同的恒力F,要保证滑块不能从车的左端掉下,恒力F大小应该满足什么条件?
(3)在(2)的情况下,力F取最小值,要保证滑块不从车掉下,力F的作用时间应该在什么范围内?
【答案】(1)(2)
(3)
【解析】(1)根据牛顿第二定律,滑块相对车滑动时的加速度
滑块相对车滑动的时间
滑块相对车滑动的距离
滑块与车摩擦产生的内能
由上述各式解得(与动摩擦因数μ无关的定值)
(2)设恒力F取最小值为F1,滑块加速度为a1,此时滑块恰好到达车的左端,则
滑块运动到车左端的时间 ①
由几何关系有 ②
由牛顿定律有 ③
由①②③式代入数据解得,
则恒力F大小应该满足条件是
(3)力F取最小值,当滑块运动到车左端后,为使滑块恰不从右端滑出,相对车先做匀加速运动(设运动加速度为a2,时间为t2),再做匀减速运动(设运动加速度大小为a3)。到达车右端时,与车达共同速度。则有:
④
⑤
⑥
由④⑤⑥式代入数据解得
则力F的作用时间t应满足,即
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【题目】将两根自然长度相同、劲度系数不同、粗细也不同的弹簧套在一起,看作一根新弹簧,设原粗弹簧(记为)的劲度系数为
,原细弹簧(记为
)的劲度系数为
,套成的新弹簧(记为
)的劲度系数为
.关于
、
、
的大小关系,同学们做出了如下猜想:
甲同学:和电阻并联相似,可能是
乙同学:和电阻串联相似,可能是
丙同学:可能是
为了验证猜想,同学们设计了相应的实验(装置甲图甲)
(2)简要实验步骤如下,请完成相应的填空.
a.将弹簧悬挂在铁架台上,用刻度尺测量弹簧
的自然长度
;
b.在弹簧的下端挂上钩码,记下钩码的个数
、每个钩码的质量
和当地的重力加速度大小
,并用刻度尺测量弹簧的长度
;
c.由____________计算弹簧的弹力,由
计算弹簧的伸长量,由
计算弹簧的劲度系数;
d.改变___________,重复试验步骤b、c,并求出弹簧的劲度系数的平均值
;
e.仅将弹簧分别换为、
,重复上述操作步骤,求出弹簧
、
的劲度系数的平均值
、
.比较
、
、
并得出结论.
(3)图乙是实验得到的图线,由此可以判断_______同学的猜想正确.
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【题目】用斜面、小车、砂桶、砝码等器材做“探究加速度与力、质量的关系”实验,如图1是实验中一条打点的纸带,相邻记数点的时间间隔为T,且间距s1 , s2 , s3 , …,s6已量出.
(1)请写出二种计算加速度的方法
方法1:;
方法2: .
(2)如图a,甲同学根据测量数据画出a﹣F图线,表明实验的问题是 .
(3)乙、丙同学用同一装置实验,画出了各自得到的a﹣F图线如图b所示,说明两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同?;比较其大小 .
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【题目】需要组装一个单量程的欧姆表,所给电源的电动势为3.0V,内阻可忽略不计;电流表A的量程0~3mA,内阻500Ω;其他可供选择的器材:
(1)变阻器R1(阻值范围0~300Ω)
(2)变阻器R2(阻值范围0~800Ω)
①在方框内完成组装欧姆表的电路图(要标明所选器材的代号)______;
②电流表的表盘刻度分为三等分大格,如图所示,其中0为电流表的零刻度,则该单量程欧姆表按正确的方法组装完成后,刻度C表示的电阻值为_________Ω,刻度B表示的电阻值为___________Ω,在表盘上标明正中央刻度的电阻值为__________Ω。
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【题目】如图所示,轻质弹簧的劲度系数为20N/cm,用其拉着一个重200N的物体在水平面上运动.当弹簧的伸长量为4cm时,物体恰在水平面上做匀速直线运动.
(1)求物体与水平面间的动摩擦因数;
(2)当弹簧的伸长量为6cm时,物体受到的水平拉力有多大?这时物体受到的摩擦力有多大?
(3)如果在物体运动的过程中突然撤去弹簧,而物体在水平面上能继续滑行,这时物体受到的摩擦力有多大?
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【题目】如图所示,电源电动势E=12V。内阻r=3Ω,电阻R1 =3Ω,R2 =6Ω。间距d=0.2m的两平行金属板水平放置,板间分布有垂直于纸面向里、磁感应强度B=1T的匀强磁场。闭合开关S,板间电场视为匀强电场,将一带正电的小球以初速度v=0.1m/s沿两板间中线水平射入板间。设滑动变阻器接入电路的阻值为Rx,忽略空气对小球的作用,取g=10m/s2。
求:(1)电源的最大输出功率;
(2)滑动变阻器Rx消耗的最大电功率;
(3)若电源的输出功率最大时,带正电的小球恰能做匀速圆周运动,则小球做匀速圆周运动的半径为多大。
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【题目】如图所示,a、b和c都是厚度均匀的平行玻璃板,a和b、b和c之间的夹角都为β,一细光束由红光和蓝光组成,以入射角θ从O点射入a板,且射出c板后的两束单色光射在地面上P、Q两点,由此可知____.
A. 射出c板后的两束单色光与入射光平行
B. 射到P点的光在玻璃中的折射率较大
C. 射到P点的光在玻璃中的传播速度较大,波长较长
D. 若稍微增大入射角θ,光从b板上表面射入到其下表面时,在该界面上有可能发生全反射
E. 若射到P、Q两点的光分别通过同一双缝发生干涉现象,则射到P点的光形成干涉条纹的间距小,这束光为蓝光
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【题目】如图示是用两个大小相同的钢球和玻璃球来研究“碰撞中的动量守恒”的实验,若钢球质量m1为35.0 g,玻璃球的质量m2为10.2 g。某次实验得到图示中的记录纸,其中P点为入射小球单独落下10次的平均落点,M和N点为两球相碰并重复10次的平均落点,O是斜槽末端竖直投影点,则:
⑴安装斜槽其中的一个要求是使斜槽末端___________________________.
⑵若小球飞行时间为0.2 s,则入射小球碰前的动量p1=___________kg·m/s,碰后的动量
p1′=___________kg·m/s,被碰小球碰后的动量p2′=___________kg·m/s(保留两位有效数字)
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