在探究“恒力做功與動能改變的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)采用如下圖裝置,小車質(zhì)量M,在平衡摩擦力之后,掛上重物m后,小車拖動紙帶并打出一系列的點(diǎn).圖中的紙帶只是打出的紙帶的一部分,所標(biāo)注的點(diǎn)相鄰兩點(diǎn)的時間間隔為T.使用毫米刻度尺進(jìn)行測量后,將數(shù)據(jù)記錄在圖中.則:(重力加速度為g)

(1)若在該實(shí)驗(yàn)裝置中繩子對小車的拉力取為mg,則小車質(zhì)量M與所掛重物質(zhì)量m應(yīng)滿足什么關(guān)系
B
B

A、M>m      B、M>>m      C、M<m        D、M<<m
(2)若小車質(zhì)量M和重物質(zhì)量m滿足(1)中條件,請用題目所給各個物理量的符號計算下面問題:
b點(diǎn)所對應(yīng)的小車運(yùn)動的動能為
M(s1+s2)2
8T2
M(s1+s2)2
8T2
;
從b點(diǎn)到e點(diǎn),小車動能的增加量為
M[(s4+s5)2-(s1+s2)2]
8T2
M[(s4+s5)2-(s1+s2)2]
8T2

從b點(diǎn)到e點(diǎn),重物對小車做功
mg(s2+s3+s4
mg(s2+s3+s4
分析:(1)重物加速下滑,處于失重狀態(tài),其對細(xì)線的拉力小于重力,要使其對細(xì)線的拉力近似等于重力,應(yīng)該使加速度減小,即重物的質(zhì)量應(yīng)該遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量;
(2)對紙帶處理得到B點(diǎn)和E點(diǎn)的速度,進(jìn)一步得到動能的增加量.重物的重力近似等于細(xì)線的拉力,根據(jù)功的定義,可知從b點(diǎn)到e點(diǎn)重物對小車做功.
解答:解:(1)重物加速下滑,處于失重狀態(tài),其對細(xì)線的拉力小于重力,設(shè)拉力為T,根據(jù)牛頓第二定律,有
對重物,有  mg-T=ma
對小車,有  T=Ma
解得
T=
M
M+m
mg
故當(dāng)M>>m時,有T≈mg
故:M>>m.
(2)小車做勻加速直線運(yùn)動,紙帶上任意一點(diǎn)的速度等于該點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度,
故b點(diǎn)速度為:vb=
s1+s2
2T
,e點(diǎn)速度為:ve=
s4+s5
2T

故b點(diǎn)所對應(yīng)的小車運(yùn)動的動能為為Ekb=
1
2
Mvb2=
1
2
M(
s1+s2
2T
)
2
=
M(s1+s2)2
8T2

從b點(diǎn)到e點(diǎn),小車動能的增加量為Ek=Eke-Ekb=
1
2
Mve2-
1
2
Mvb2=
1
2
M(
s4+s5
2T
)
2
-
1
2
M(
s1+s2
2T
)
2
=
M[(s4+s5)2-(s1+s2)2]
8T2

重物的重力近似等于細(xì)線的拉力,根據(jù)功的定義,從b點(diǎn)到e點(diǎn),重物對小車做功:W=mg(s2+s3+s4
故答案為:(1)B (2)
M(s1+s2)2
8T2
、
M[(s4+s5)2-(s1+s2)2]
8T2
、mg(s2+s3+s4).
點(diǎn)評:本題關(guān)鍵是根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理并結(jié)合牛頓第二定律和動能定理來確定要測量的量、實(shí)驗(yàn)的具體操作方法和實(shí)驗(yàn)誤差的減小方法.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

在探究“恒力做功與動能改變的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)用1kg的小車,在平衡摩擦力之后,掛上40g的小砂桶后,小車拖動紙帶并打出一系列的點(diǎn).圖中的紙帶只是打出的紙帶的一部分,所標(biāo)注的點(diǎn)是計時器每打5點(diǎn)所取的一個計數(shù)點(diǎn),測量數(shù)據(jù)如圖.則:(所用交流電的頻率為50Hz,重力加速度g=9.80m/s2
(1)b點(diǎn)所對應(yīng)的小車運(yùn)動的動能為
0.057
0.057
J;
(2)從b點(diǎn)到e點(diǎn),小車動能的增加量為
0.051
0.051
J;
(3)從b點(diǎn)到e點(diǎn),砂桶對小車做功
0.051
0.051
J.

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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

(1)在“探究恒力做功與動能改變的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖甲所示的裝置.實(shí)驗(yàn)步驟如下:精英家教網(wǎng)
①把紙帶的一端固定在小車的后面,另一端穿過打點(diǎn)計時器
②改變木板的傾角,以重力的一個分力平衡小車及紙帶受到的摩擦力
③用細(xì)線將木板七的小車通過-個定滑輪與懸吊的托盤相連
④接通電源,放開小車,讓小車拖著紙帶運(yùn)動,打點(diǎn)計時器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn)
⑤測出s、s1、s2 (如圖乙所示),查得打點(diǎn)周期為T
判斷已平衡摩擦力的直接證據(jù)是
 
;本實(shí)驗(yàn)還需直接測量的物理量是:
 
.(并用相應(yīng)的符號表示)
探究結(jié)果的表達(dá)式是
 
.(用相應(yīng)的符號表示)
(2)利用本裝置還可以測量滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù).將小車換成滑塊,木板平放在水平桌面上,打點(diǎn)計時器使用的交流電源的頻率為50Hz.開始實(shí)驗(yàn)時,在托盤中放人適量砝碼,滑塊開始做勻加速運(yùn)動,在紙帶上打出一系列小點(diǎn).
精英家教網(wǎng)
①上圖給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶的一部分:0、l、2、3、4、5、6、7是計數(shù)點(diǎn),每相鄰兩計數(shù)點(diǎn)間還有4個打點(diǎn)(圖中未標(biāo)出),計數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示.根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計算的加速度α=
 
(保留三位有效數(shù)字).
②為測量動摩擦因數(shù),下列物理量中還應(yīng)測量的有
 
.(填入所選物理量前的字母)
A、木板的長度l
B、木板的質(zhì)量m1
C、滑塊的質(zhì)量m2
D、托盤和砝碼的總質(zhì)量m3
E、滑塊運(yùn)動的時間t
測量上述所選定的物理量時需要的實(shí)驗(yàn)器材是
 

③滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ=
 
(用被測物理量的字母表示,重力加速度為g).

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科目:高中物理 來源: 題型:

(1)下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)的描述中,正確的是         

A.在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中,同一次實(shí)驗(yàn)只需保證橡皮筋的伸長量相同即可

B.在“探究彈簧彈力與其伸長量”關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中,作出彈力和彈簧長度的圖象也能求出彈簧的勁度系數(shù)

C.在“恒力做功與動能改變的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,放小車的長木板應(yīng)該盡量使其水平

D.在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,應(yīng)由v=gt求出打某點(diǎn)時紙帶的速度

(2)測定木塊與長木板之間的動摩擦因數(shù)時,采用如圖所示的裝置,圖中長木板水平固定。

① 實(shí)驗(yàn)過程中,應(yīng)調(diào)整定滑輪高度,使                                 。

② 已知重力加速度為g,測得木塊的質(zhì)量為M,砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量為m,木塊的加速度為a,則木塊與長木板間動摩擦因數(shù)μ=           。

③ 如圖為木塊在水平木板上帶動紙帶運(yùn)動打出的一條紙帶的一部分,0、1、2、3、4、5、6為計數(shù)點(diǎn),相鄰兩計數(shù)點(diǎn)間還有4個打點(diǎn)未畫出。從紙帶上測出x1=3.20cm,x2=4.52cm,x5=8.42cm,x6=9.70cm。

則木塊加速度大小a=          m/s2(保留兩位有效數(shù)字)。

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科目:高中物理 來源:2014屆海南省高一下學(xué)期期中考試物理試卷(解析版) 題型:實(shí)驗(yàn)題

在探究“恒力做功與動能改變的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)用1kg的小車,在平衡摩擦力之后,掛上44g的小砂桶后,小車拖動紙帶并打出一系列的點(diǎn)。圖4中的紙帶只是打出的紙帶的一部分,相鄰計數(shù)點(diǎn)時間間隔為0.10s,測量數(shù)據(jù)如圖4所示。(重力加速度g =9.80m/s2;)則:(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

(1)b點(diǎn)所對應(yīng)的小車運(yùn)動的動能為          J;

(2)從b點(diǎn)到e點(diǎn),小車動能的增加量為          J;

(3)從b點(diǎn)到e點(diǎn),砂桶對小車做功           J。

 

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