精英家教網 > 高中物理 > 題目詳情
7.物理課上老師拿出了如圖1所示的一套實驗裝置問同學們可以用來完成高中物理中的哪些學生實驗,下面是甲、乙、丙三位同學的不同構想.、
(1)甲同學用此裝置來完成《探究加速度與力、質量的關系》的實驗.
①要完成該實驗,下列做法正確的是:AC(填字母代號)
A.調節(jié)滑輪的高度,使牽引小車的細繩與長木板保持平行
B.實驗時,應讓小車盡量的靠近打點計時器,且應先放開小車再接通打點計時器的電源
C.在調節(jié)木板傾斜度平衡小車受到的摩擦力時,不應將鉤碼通過定滑輪拴在小車上
D.通過增減小車上的砝碼改變小車質量時,需要重新調節(jié)木板傾斜度
②設鉤碼的總質量為m,小車和砝碼的總質量為M,實驗中要進行m和M的選取,以下最合理的一組是:C
A.M=200g,m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
B.M=200g,m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
C.M=400g,m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
D.M=400g,m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
(2)乙同學用該裝置來完成《探究繩的拉力做功與小車動能變化的關系》的實驗.
平衡摩擦力后,當他用多個鉤碼牽引小車時,發(fā)現(xiàn)小車運動過快,致使打出的紙帶上點數(shù)較少,難以選到合適的點來計算小車的速度,在保證所掛鉤碼數(shù)目不變的條件下,請你利用本實驗的器材提出一個解決辦法:在小車上加適量鉤碼.
(3)丙同學用該裝置來完成《驗證機械能守恒定律》的實驗.
①實驗中得到了一條紙帶如圖2所示,選擇點跡清晰且便于測量的連續(xù)7個點(標號0~6),測出0到1、2、3、4、5、6點的距離分別為d1、d2、d3、d4、d5、d6,打點周期為T.則打下點2時小車的速度v2=$\frac{5lhd7vv_{3}-lnddddd_{1}}{2T}$;若測得小車的質量為M、鉤碼的總質量為m,打下點1和點5時小車的速度分別用v1、v5表示,已知重力加速度為g,若不計一切阻力,則驗證點1與點5間系統(tǒng)的機械能守恒的關系式可表示為mg(d5-dv1)=$\frac{1}{2}$(M+m)(v52-v12)(用相關的字母表示).
②下列有關三位同學都用以上裝置分別完成各自的實驗中你認為正確的是:CD
A.實驗中甲必須用天平測出小車的質量,乙、丙不需要測出小車的質量
B.實驗中甲、乙必須將長木板墊起一定角度以平衡摩擦力,丙不需要平衡摩擦力
C.實驗中甲、乙、丙都要滿足鉤碼的質量要遠遠小于小車的質量
D.實驗中甲、乙、丙都要先接通電源,再放開小車,且小車要盡量靠近打點計時器.

分析 (1)根據(jù)實驗原理與實驗注意事項分析答題,為了使得鉤碼的總重力等于細繩的拉力,要滿足鉤碼的總質量遠小于小車的質量.
(2)紙帶上打出的點較小,說明小車的加速度過大(即小車過快),可以增加小車質量(在小車上加上適量的砝碼),或減少砝碼的拉力;
(3)由勻變速直線運動平均速度等于中間時刻的瞬時速度可算2點速度,根據(jù)重力勢能等于增加的動能驗證機械能守恒.

解答 解:(1)①A、為使小車受到的拉力等于沙桶的重力,應調節(jié)滑輪的高度,使牽引小車的細繩與長木板保持平行,故A正確;
B、實驗時,應先接通電源再放開小車,故B錯誤;
C、在調節(jié)木板傾斜度平衡小車受到的滑動摩擦力時,不能將沙桶通過定滑輪拴在小車上,故C正確;
D、平衡摩擦力后,在實驗過程中,通過增減小車上的砝碼改變質量時,不需要重新調節(jié)木板傾斜度,故D錯誤;故選:AC
②重物加速下滑,處于失重狀態(tài),其對細線的拉力小于重力,設拉力為T,根據(jù)牛頓第二定律得:
對重物:mg-T=ma    對小車:T=Ma,解得:T=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$,故當M>>m時,有T≈mg,故C符合要求.故選:C
(2)平衡摩擦力后,當他用多個鉤碼牽引小車時,發(fā)現(xiàn)小車運動過快,致使打出的紙帶上點數(shù)較少,即小車的加速度大,
所以應減少小車的加速度,當小車的合力一定的情況下,據(jù)牛頓第二定律可知,適當增大小車的質量,即在小車上加適量的砝碼.
(3)①勻變速直線運動平均速度等于中間時刻的瞬時速度可算2點速度,
即第點2的瞬時速度等于13間的平均速度:v2=$\frac{dfdd3dj_{3}-7jlvnn5_{1}}{2T}$,
把鉤碼和小車看成系統(tǒng),系統(tǒng)減小的勢能即為鉤碼減小的重力勢能△Ep=mg(d5-d1
系統(tǒng)增加的動能為小車和鉤碼增加的動能:△EK=$\frac{1}{2}$(M+m)(v52-v12),
驗證點1與點5間系統(tǒng)的機械能是否守恒,就是驗證△Ep=△Ek,即mg(d5-dv1)=$\frac{1}{2}$(M+m)(v52-v12);
②A、三個實驗都需要測量小車的質量,其中驗證機械能守恒定律實驗要把鉤碼和小車看成系統(tǒng),所以要測量小車質量,故A錯誤;
B、三個實驗都需要平衡摩擦力,都需要用鉤碼的重力代替繩子的拉力,則都要滿足鉤碼的質量要遠遠小于小車的質量,故B錯誤,C正確;
D、使用打點計時器時,都要先接通電源,再放開小車,且小車要盡量靠近打點計時器,故D正確.故選:CD
故答案為:(1)①AC;②C;(2)在小車上加適量鉤碼;(3)①$\frac{7v7thrb_{3}-pld31lz_{1}}{2T}$,mg(d5-dv1)=$\frac{1}{2}$(M+m)(v52-v12);②CD.

點評 只要真正掌握了實驗原理就能順利解決此類實驗題目,而實驗步驟,實驗數(shù)據(jù)的處理都與實驗原理有關,故要加強對實驗原理的學習和掌握.紙帶問題的處理時力學實驗中常見的問題.我們可以紙帶法實驗中,若紙帶勻變速直線運動,測得紙帶上的點間距,利用勻變速直線運動的推論,可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度.

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:計算題

17.在紙平面上有一長為h的光滑絕緣空心細管MN,管的M端內有一帶正電的小球P1,在紙平面上N端的正右前方2h處有一個不帶電的小球P2,開始時P1相對管靜止,管水平速度v1,小球P2在紙平面上沿著以于MN延長線方向成45°角的速度v2運動.設管的質量遠大于P1的質量,P1在管內的運動對管的運動的影響可以忽略(不計兩小球的重力).已知P1離開N端時相對紙面的速度大小恰好為$\sqrt{2}$v1,且在離開管后最終能與P2相碰,空間存在磁感應強度為B的勻強磁場,方向垂直于紙面向里.試求:
(1)P1的比荷
(2)v1和v2的比值.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

18.現(xiàn)要用如圖所示的實驗裝置探究“動能定理”:一傾角θ可調的斜面上安裝有兩個光電門,其中光電門乙固定在斜面上,光電門甲的位置可移動.不可伸長的細線一端固定在帶有遮光片(寬度為d)的滑塊上,另一端通過光滑定滑輪與重物相連,細線與斜面平行(通過滑輪調節(jié)).當滑塊沿斜面下滑時,與光電門相連的計時器可以顯示遮光片擋光的時間t,從而可測出滑塊通過光電門時的瞬時速度v.改變光電門甲的位置,重復實驗,比較外力所做的功W與系統(tǒng)動能的增量△Ek的關系,即可達到實驗目的.
主要實驗步驟如下:
(1)調節(jié)斜面的傾角θ,用以平衡滑塊的摩擦力.將帶有遮光片的滑塊置于斜面上,輕推滑塊,使之運動.可以通過遮光片經過兩光電門的時間是否相等判斷滑塊是否正好做勻速運動;
(2)按設計的方法安裝好實驗器材.將滑塊從遠離光電門甲的上端由靜止釋放,滑塊通過光電門甲、乙時,遮光片擋光的時間分別t1和t2,則滑塊通過甲、乙兩光電門時的瞬時速度分別為$\fractbnldlh{{t}_{1}}$和$\fraclbzd3jr{{t}_{2}}$;
(3)用天平測出滑塊(含遮光片)的質量M及重物的質量m,用米尺測出兩光電門間的距離x,比較mgx和$\frac{1}{2}$(M+m)($\fracxjpj99j{{t}_{2}}$)2-$\frac{1}{2}$(M+m)($\fracxzdlzdz{{t}_{1}}$)2的大小,在誤差允許的范圍內,若兩者相等,可得出合力對物體所做的功等于物體動能的變化量.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:計算題

15.如圖所示,一個帶正電、電荷量為q、質量為m的小球,以大小為v0的豎直向上的初速度,從平行板電容器的兩板正中央O點進入場強為E的勻強電場中,恰好垂直打在M板的N點,已知OM=MN,則小球到達N點的速率和兩板間的電勢差為多少?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:填空題

2.電流通過用電器時把電能全部轉化為內能,這樣的電路叫做純電阻電路.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

12.如圖甲所示,光滑的水平地面上放有一質量為M、長為L=4.0m的木板.從t=0時刻開始,質量為m=1.0kg的物塊以初速度v0=6m/s從左側滑上木板,同時在木板上施以水平向右的恒力F=7.0N.已知開始運動后第1s內兩物體的圖線如圖乙所示,物塊可視為質點.g=10m/s2.求:
(1)物塊與木板間的動摩擦因數(shù);
(2)木板的質量M;
(3)t=2s時,物體離木板左端的距離.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:多選題

19.如圖所示,水平傳送帶A、B兩端相距X=1.5m,傳送帶以速度v0=2m/s順時針勻速轉動,工件與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ=0.1,現(xiàn)將工件由靜止輕放在傳送帶的A端,設到達B端的瞬時速度設為vB,則(  )
A.vB=2m/s
B.物塊從A端運動到B端時所用的時間為2s
C.工件受到傳送帶的摩擦力為滑動摩擦力,且為動力
D.若傳送帶不動,給工件輕放在A端時的瞬時速度vA=4m/s,則到達B點vB=$\sqrt{13}$m/s

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

16.如圖所示,一名消防隊員在模擬演習訓練中,沿著長為12m的豎直立在地面上的鋼管往下滑,已知這名消防隊員的質量為60kg,他從鋼管頂端由靜止開始先勻加速下滑后勻減速下滑,滑到地面時速度恰好為零.如果他加速時加速度大小是減速時的2倍,下滑的總時間為3s,g=10m/s2,那么該消防員(  )
A.下滑過程中的最大速度為4m/s
B.加速與減速過程中所受摩擦力大小之比為1:7
C.加速與減速過程的時間之比為1:4
D.加速與減速過程的位移大小之比為1:4

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:計算題

17.小木塊以3m/s的初速度沖上光滑斜面,2s末速度大小變?yōu)?m/s,求這段時間內的速度變化量和加速度.

查看答案和解析>>

同步練習冊答案