【題目】用如圖所示的實驗裝置做“探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系”的實驗。
(1)下下面列出了一些實驗器材:
打點計時器、紙帶、刻度尺、帶滑輪的長木板、墊塊、
小車和砝碼、砂和砂桶。除以上器材外,還需要的兩種實驗器材是________。
A.秒表 B.天平(附砝碼) C.直流電源 D.交流電源
(2)實驗中,需要平衡小車和紙帶運動過程中所受的阻力,正確的做法是________。
A.小車放在木板上,把木板一端墊高,調(diào)節(jié)木板的傾斜程度,使小車在不受繩的拉力時沿木板做勻速直線運動。
B.小車放在木板上,掛上砂桶,把木板一端墊高,調(diào)節(jié)木板的傾斜程度,使小車在砂桶的作用下沿木板做勻速直線運動。
C.小車放在木板上,小車后面拴一條紙帶,紙帶穿過打點計時器。把木板一端墊高,調(diào)節(jié)木板的傾斜程度,使小車在不受繩的拉力時能拖動紙帶沿木板做勻速直線運動。
(3)實驗中,為了保證砂和砂桶所受的重力近似等于使小車做勻加速運動的拉力,砂和砂桶的總質(zhì)量m與小車和車上砝碼的總質(zhì)量M之間應滿足的條件是________。
(4)實驗中需要計算小車的加速度。如圖所示, A、B、C為三個相鄰的計數(shù)點,若相鄰計數(shù)點之間的時間間隔為T,A、B間的距離為x1,B、C間的距離為x2,則小車的加速度a=________。已知T=0.10s,x1=5.90cm,x2=6.46cm,則a=________m/s2(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。
(5)某小組在探究“外力一定時,加速度與質(zhì)量的關(guān)系”時,保持砂和砂桶質(zhì)量不變,改變小車質(zhì)量M,分別記錄小車加速度a與其質(zhì)量M的數(shù)據(jù)。在分析處理數(shù)據(jù)時,該組同學產(chǎn)生分歧:甲同學認為根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可以作出小車加速度a與其質(zhì)量M的圖像,如圖13(甲),然后由圖像直接得出a與M成反比。乙同學認為應該繼續(xù)驗證a與其質(zhì)量倒數(shù)是否成正比,并作出小車加速度a與其質(zhì)量倒數(shù)的圖像,如圖(乙)所示。你認為____同學(選填“甲”或“乙”)的方案更合理。
(6)另一小組在研究“質(zhì)量一定時,加速度與力的關(guān)系”時,保持小車的質(zhì)量不變,通過改變砂的質(zhì)量來改變小車受到的拉力F,根據(jù)測得的數(shù)據(jù)作出a-F圖像,如圖所示。發(fā)現(xiàn)圖像不過原點,末端發(fā)生了彎曲,出現(xiàn)這種情況可能的原因是_______。
A.平衡摩擦力時,木板的傾斜角度過大,且小車質(zhì)量較大
B.平衡摩擦力時,木板的傾斜角度過大,且砂和砂桶的質(zhì)量較大
C.平衡摩擦力時,木板的傾斜角度過小,且砂和砂桶的質(zhì)量較大
D.平衡摩擦力時,木板的傾斜角度過小,且小車質(zhì)量較大
【答案】BD C m<<M 0.56 乙 B
【解析】
(1)根據(jù)實驗原理與實驗器材分析答題;
(2)實驗前要把木板的一端墊高以平衡摩擦力,使小車受到的合力等于繩子的拉力;
(3)當小車質(zhì)量遠大于砂與砂桶質(zhì)量時可以近似認為小車受到的拉力等于砂與砂桶的重力;
(4)應用勻變速直線運動的推論:△x=at2可以求出加速度;
(5)為方便實驗數(shù)據(jù)處理,作出的圖象應為直線,根據(jù)題意應用牛頓第二定律分析答題;
(6)實驗前要平衡摩擦力,砂與砂桶的質(zhì)量應遠小于小車的質(zhì)量,根據(jù)圖示圖象分析答題。
(1)本實驗目的是探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系,用砂桶的重力代表小車受到的合外力,打點計時器可以測時間,不需要秒表,故A錯誤;
需要用天平測砂桶和小車的質(zhì)量,故B正確;
打點計時器的工作電源為低壓交流電源(6V以下),工作頻率為50Hz,周期為0.02s,故C錯誤、D正確;
故選:BD。
(2)平衡摩擦力的方法是用重力沿斜面向下的分力來抵消摩擦力的作用,具體做法是:將小車輕紡(靜止)在長木板上,掛好紙帶(紙帶和打點計時器的限位孔之間有摩擦力)、不掛砂桶,將長木板靠近打點計時器的一端適當墊高,形成斜面,輕推小車,使小車做勻速運動(紙帶上兩點的距離相等)即可,故C正確、AB錯誤;
故選:C。
(3)砂桶和小車一起運動,根據(jù)牛頓第二定律,對砂桶:mg-F=ma,對小車:F=Ma,可得小車受到的拉力,本實驗用砂桶的重力代表小車受到的合外力(拉力),只有m<<M時,才有F≈mg,所以砂和砂桶的總質(zhì)量m與小車和車上砝碼的總質(zhì)量M之間應滿足的條件是m<<M;
(4)由△x=at2可知,小車的加速度為:
(5)反比例關(guān)系不容易根據(jù)圖象判定,而正比例關(guān)系容易根據(jù)圖象判定,故應該建立小車加速度a與小車質(zhì)量的倒數(shù)關(guān)系圖象,故應選乙方案。
(6)圖象與橫軸相交,說明需要用拉力平衡摩擦力,即沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠;由(3)可知,小車受到的拉力,當m<<M時,即砂桶總重力遠小于小車的重力,繩子的拉力近似等于砂桶的總重力,小車的加速度a與拉力F成正比,如果砂和小桶的總質(zhì)量太大,小車受到的拉力明顯小于砂桶重力,加速度與砂桶重力(小車受到的合力)不成正比,a-F圖象發(fā)生彎曲,不再是直線,故B正確;
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【題目】abcd是質(zhì)量為m,長和寬分別為b和l的矩形金屬線框,有靜止沿兩條平行光滑的傾斜軌道下滑,軌道平面與水平面成θ角。efmn為一矩形磁場區(qū)域,磁感應強度為B,方向豎直向上。已知da=an=ne=b,線框的cd邊剛要離開磁區(qū)時的瞬時速度為v,整個線框的電阻為R,試用題中給出的物理量(m、b、l、B、θ、v、R)表述下列物理量。
(1)ab剛進入磁區(qū)時產(chǎn)生的感應電動勢;
(2)此時線框的加速度;
(3)線框下滑過程中共產(chǎn)生的熱量。
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【題目】如圖所示,水平放置的平行金屬導軌間的距離為L(導軌電阻不計),左側(cè)接阻值為R的電阻,區(qū)域cdef內(nèi)存在磁感應強度為B垂直軌道平面的有界勻強磁場,磁場寬度為s。一質(zhì)量為m,電阻為r的金屬棒MN置于導軌上,與導軌垂直且接觸良好,與導軌間的動摩擦因數(shù)為μ,從t=0時刻開始,金屬棒MN受到為水平向右的拉力F作用,從磁場的左側(cè)邊界由靜止開始運動,用傳感器測得電阻R兩端的電壓在0~1s內(nèi)變化規(guī)律如圖所示,(已知B=0.5T,L=1m,m=lkg,R=0.3Ω,r=0.2Ω,s=1m,μ=0.01,g取10m/s2)
(1)求金屬棒剛開始運動瞬間的加速度。
(2)寫出0~1s內(nèi)拉力F與時間t的函數(shù)表達式。
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【題目】如圖所示,空間有一個方向水平的有界磁場區(qū)域,一個矩形線框,自磁場上方某一高度下落,然后進入磁場,進入磁場時,導線框平面與磁場方向垂直.則在進入時導線框不可能( )
A. 勻加速下落B. 變加速下落
C. 勻速下落D. 變減速下落
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【題目】人類夢想能找到其它適宜人類生存的星球,科學家發(fā)現(xiàn)在太陽系外某個恒星質(zhì)量是太陽的2倍、有多顆行星繞該恒星運動,其中一顆行星表面溫度在0℃到40℃之間,其質(zhì)量是地球的8倍,直徑是地球的2倍,公轉(zhuǎn)周期與地球相同。設該行星與地球均可視為質(zhì)量分布均勻的球體,并繞其中心天體做勻速圓周運動,下列說法中正確的是
A. 該行星表面重力加速度大小與地球表面相同
B. 該行星衛(wèi)星的最小周期是在地球上的2倍
C. 在該行星上發(fā)射衛(wèi)星的第一宇宙速度是地球上的2倍
D. 該行星繞恒星運動的軌道半徑與地球繞太陽運動的軌道半徑相同
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【題目】用如圖實驗裝置驗證m1、m2組成的系統(tǒng)機械能守恒.m2從高處由靜止開始下落,在m1上拖著的紙帶打出一系列的點,對紙帶上的點跡進行測量,即可驗證機械能守恒定律.下圖給出的是實驗中獲取的一條紙帶:0是打下的第一個點,每相鄰兩計數(shù)點間還有4個點未標出,計數(shù)點間的距離如圖所示.已知m1=50g、m2=150g,重力加速度g=9.8m/s2。
(1)在紙帶上打下計數(shù)點5時m2的速度v=______m/s;
(2)在打點0~5過程中系統(tǒng)動能的增量△EK=______J,系統(tǒng)勢能的減少量△EP=______ J;
(3)小明同學在驗證系統(tǒng)機械能守恒后,由實驗數(shù)據(jù)作出v2/2-h圖象如圖,并從圖象上測得重力加速度g=______ m/s2,并與當?shù)貙嶋H值進行了比較,發(fā)現(xiàn)兩者相差不大。(本題計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
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【題目】關(guān)于瞬時速度、平均速度、平均速率下列說法中正確的是
①平均速度是質(zhì)點在某段時間內(nèi)運動的位移與所用時間的比值;
②平均速率就是平均速度的大;
③瞬時速度是質(zhì)點在某一位置或某一時刻的速度;
④做變速運動的質(zhì)點平均速度是通過的路程與所用時間的比值。
A. ①②B. ③④C. ①③D. ②④
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【題目】下列說法中正確的是
A. 物體的加速度不為零時,它的速度一定變化
B. 物體的速度變化快,其加速度一定大
C. 做直線運動的物體,隨路程的增大,其位移一定增大
D. 物體做變速直線運動,若加速度增大,則速度可能減小
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【題目】如圖所示,一個光滑絕緣細橢圓環(huán)固定放置在水平面上,其長軸AC的延長線兩側(cè)固定有兩個等量異號點電荷,電量絕對值為Q,兩者連線的中點O恰為橢圓的中心,BD為橢圓的短軸。一帶電量為q的小球套在圓環(huán)上,以速度從A點沿橢圓環(huán)順時針運動,到達C點時速度的為,且。則下列說法正確的是()
A. 小球帶正電
B. 小球在A點受到的電場力大于在B點受到的電場力
C. 小球在B點和D點動能相同
D. 小球在C點電勢能最小
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