【題目】如圖所示的裝置叫做阿特伍德機(jī),是英國(guó)數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家阿特伍德創(chuàng)制的一種著名力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置,用來研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律.某同學(xué)對(duì)該裝置加以改進(jìn)后用來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,如圖所示.
(1)實(shí)驗(yàn)時(shí),該同學(xué)進(jìn)行了如下操作:
①將質(zhì)量均為M(A的含擋光片、B的含掛鉤)的重物用繩連接后,跨放在定滑輪上,處于靜止?fàn)顟B(tài).測(cè)量出:
_____________(填“A的上表面”、“A的下表面”或“擋光片中心”)到光電門中心的豎直距離h.
②在B的下端掛上質(zhì)量為m的物塊C,讓系統(tǒng)(重物A、B以及物塊C)中的物體由靜止開始運(yùn)動(dòng),光電門記錄擋光片擋光的時(shí)間為t.
③測(cè)出擋光片的寬度d,計(jì)算有關(guān)物理量,驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.
(2)如果系統(tǒng)(重物A、B以及物塊C)的機(jī)械能守恒,應(yīng)滿足的關(guān)系式為:____________(已知重力加速度為g).
(3)引起該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的原因有:____________________________________(寫一條即可).
(4)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,該同學(xué)突發(fā)奇想:如果系統(tǒng)(重物A、B以及物塊C)的機(jī)械能守恒,不斷增大物塊C的質(zhì)量m,重物B的加速度a也將不斷增大,那么a與m之間有怎樣的定量關(guān)系?a隨m增大會(huì)趨于一個(gè)什么值?請(qǐng)你幫該同學(xué)解決:
①寫出a與m之間的關(guān)系式:____________(還要用到M和g)
②a的值會(huì)趨于______.
【答案】(1)擋光片中心;(2);(3)繩子有質(zhì)量;滑輪與繩子有摩擦;重物運(yùn)動(dòng)受到阻力作用(回答一個(gè)即可);(4)①;②重力加速度g
【解析】
試題(1)(2)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的原理是系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量等于系統(tǒng)動(dòng)能的增加量。即需要測(cè)量系統(tǒng)重力勢(shì)能的變化量,則應(yīng)該測(cè)量出擋光片中心到光電門中心的距離,則系統(tǒng)重力勢(shì)能的減小量,系統(tǒng)的末速度為:,系統(tǒng)動(dòng)能的增加量為:若系統(tǒng)機(jī)械能守恒,則有:,
故需要測(cè)出擋光片中心到光電門中心的距離,關(guān)系式為:。
(3)系統(tǒng)機(jī)械能守恒的條件是只有重力做功,引起實(shí)驗(yàn)誤差的原因可能有:繩子有質(zhì)量、滑輪與繩子之間有摩擦、重物運(yùn)動(dòng)受到空氣阻力等.
(4)根據(jù)牛頓第二定律得,系統(tǒng)所受的合力為mg,由牛頓第二定律:
則系統(tǒng)加速度為:,當(dāng)m不斷增大,則a趨向于g.
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,半徑為R的圓形邊界內(nèi)充滿垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),三個(gè)粒子以相同的速度從O點(diǎn)沿on方向射入,粒子1從p點(diǎn)射出,粒子2從n點(diǎn)射出,粒子3從mn邊界射出,出射方向偏轉(zhuǎn)了60°,不考慮粒子的重力和粒子間的相互作用。根據(jù)以上信息,可以確定
A. 粒子1帶負(fù)電,粒子2不帶電,粒子3帶正電
B. 粒子1和粒子3的周期之比為
C. 粒子1和粒子3在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為
D. 粒子1和粒子3的比荷之比為
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】(10分)如圖,一固定的豎直氣缸有一大一小兩個(gè)同軸圓筒組成,兩圓筒中各有一個(gè)活塞,已知大活塞的質(zhì)量為,橫截面積為,小活塞的質(zhì)量為,橫截面積為;兩活塞用剛性輕桿連接,間距保持為,氣缸外大氣壓強(qiáng)為,溫度為。初始時(shí)大活塞與大圓筒底部相距,兩活塞間封閉氣體的溫度為,現(xiàn)氣缸內(nèi)氣體溫度緩慢下降,活塞緩慢下移,忽略兩活塞與氣缸壁之間的摩擦,重力加速度取,求
(i)在大活塞與大圓筒底部接觸前的瞬間,缸內(nèi)封閉氣體的溫度;
(ii)缸內(nèi)封閉的氣體與缸外大氣達(dá)到熱平衡時(shí),缸內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)。
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【題目】如圖所示,在空間水平面MN的下方存在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng),質(zhì)量為m的帶電小球由MN上方的A點(diǎn)以一定的初速度水平拋出,從B點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng),到達(dá)C點(diǎn)時(shí)速度方向恰好水平, A、B、C三點(diǎn)在同一直線上,且AB=2BC,由此可見,下列說法正確的是()
A. 電場(chǎng)力為2mg
B. 小球帶正電
C. 小球從A到B與從B到C的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等
D. 小球從A到B與從B到C的速度變化量相等
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【題目】豎直升降的電梯內(nèi)的天花板上懸掛著一根彈簧秤,如圖所示,彈簧秤的秤鉤上懸掛一個(gè)質(zhì)量m=4kg的物體,試分析下列情況下電梯各種具體的運(yùn)動(dòng)情況(g取10m/s2):
(1)當(dāng)彈簧秤的示數(shù)T1=40N,且保持不變;
(2)當(dāng)彈簧秤的示數(shù)T2=32N,且保持不變;
(3)當(dāng)彈簧秤的示數(shù)T3=44N,且保持不變。
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【題目】一條不可伸長(zhǎng)的輕繩跨過質(zhì)量可忽略不計(jì)的定滑輪,繩的一端系一質(zhì)量M=15kg的重物,重物靜止于地面上,有一質(zhì)量m=10kg的猴從繩子另一端沿繩向上爬,如圖所示,不計(jì)滑輪摩擦,在重物不離開地面條件下,猴子向上爬的最大加速度為(g=10m/s2)( )
A.25m/s2 B.5m/s2 C.10m/s2 D.15m/s2
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【題目】如圖是探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)方案之一,通過位移的測(cè)量來代替加速度的測(cè)量,即a1/a2=x1/x2,用這種替代成立的操作要求是________.
A. 實(shí)驗(yàn)前必須先平衡摩擦力
B. 必須保證兩小車的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等
C. 兩小車都必須從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)
D. 小車所受的水平拉力大小可以認(rèn)為是砝碼(包括小盤)的重力大小
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【題目】如圖所示,傾角θ=300的斜面體A靜止在水平地面上,一根輕繩跨過斜面體頂端的小滑輪,繩兩端系有質(zhì)量均為m的小物塊a、b,整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài),F(xiàn)給物塊b施加一個(gè)水平向右的F,使其緩慢離開直到與豎直方向成300 (不計(jì)繩與滑輪間的摩擦),此過程說法正確的是( )
A. b受到繩的拉力先増大再減小
B. 小物塊a受到的摩擦力増大再減小
C. 水平拉力F逐漸増大
D. 小物塊a—定沿斜面緩慢上移
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【題目】人類研究磁場(chǎng)的目的之一是為了通過磁場(chǎng)控制帶電粒子的運(yùn)動(dòng)。如圖所示,是通過磁場(chǎng)控制帶電粒子運(yùn)動(dòng)的一種模型。在0≤x<d和d<x≤2d的區(qū)域內(nèi),分別存在磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向分別垂直紙面向里和垂直紙面向外。在坐標(biāo)原點(diǎn)有一粒子源,連續(xù)不斷地沿x軸正方向釋放出質(zhì)量為m,帶電量為q(q>0)的粒子,其速率有兩種,分別為v1=,v2=。(不考慮粒子的重力、粒子之間的相互作用)試計(jì)算下列問題:
(1)求兩種速率的粒子在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑大小R1和R2;
(2)求兩種速率的粒子從x=2d的邊界射出時(shí),兩出射點(diǎn)的距離Δy的大小;
(3)在x>2d的區(qū)域添加一勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1,使得從x=2d邊界射出的兩束粒子最終匯聚成一束,并平行y軸正方向運(yùn)動(dòng)。在圖中用實(shí)線畫出粒子的大致運(yùn)動(dòng)軌跡(無需通過計(jì)算說明),用虛線畫出所添加磁場(chǎng)的邊界線。
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