14．如圖1所示，某學(xué)生實(shí)驗(yàn)小組借用“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行“探究做功與物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)：

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)使小車在砝碼和托盤的牽引下運(yùn)動(dòng)，以此定量探究細(xì)繩拉力做功與小車速度變化的關(guān)系．
①實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及配套的電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙及如圖1所示的器材．若要完成該實(shí)驗(yàn)，必需的實(shí)驗(yàn)器材還有天平、刻度尺．

②為達(dá)到平衡摩擦力的目的，取下細(xì)繩和托盤，通過調(diào)節(jié)墊片的位置，改變長(zhǎng)木板傾斜程度，根據(jù)打出的紙帶判斷小車是否做勻速直線運(yùn)動(dòng)．
③實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，先調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與木板平行．這樣做的目的是D（填字母代號(hào)）．
A．避免小車在運(yùn)動(dòng)過程中發(fā)生抖動(dòng)
B．可使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的點(diǎn)跡清晰
C．可以保證小車最終能夠?qū)崿F(xiàn)勻速直線運(yùn)動(dòng)
D．可在平衡摩擦力后使細(xì)繩拉力等于小車受的合力
（2）連接細(xì)繩及托盤，放入砝碼，通過實(shí)驗(yàn)得到圖2所示的紙帶．紙帶上O為小車運(yùn)動(dòng)起始時(shí)刻所打的點(diǎn)，選取時(shí)間間隔為0.1s的相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G．

實(shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)得小車的質(zhì)量為M=200g，小車所受細(xì)繩的拉力為F=0.2N．
各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O的距離為x，對(duì)應(yīng)時(shí)刻小車的瞬時(shí)速度為V，小車所受拉力做的功為W．請(qǐng)補(bǔ)填表中空格（結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后四位）．
計(jì)數(shù)點(diǎn)x/mV/（m•s-1）V2/（m2•s-2）W/J
A0.15500.55600.30910.0310
B0.21600.65550.42970.0432
C0.28610.75500.57000.0572
D0.36700.85700.73440.0734
E0.4575
F0.55751.0511.1050.1115
G0.66771.1501.3230.1335
（3）為了驗(yàn)證猜想，請(qǐng)根據(jù)（2）中收集的數(shù)據(jù)在圖3的坐標(biāo)系中作出最能直觀反映W與V之間關(guān)系的圖象．

分析 根據(jù)該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理、要求和減少誤差的角度分析，平衡摩擦力作用后，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過程中需要用刻度尺測(cè)量紙帶上點(diǎn)的距離，用天平測(cè)出小車的質(zhì)量，需要改變砝碼的質(zhì)量來代替小車的拉力．根據(jù)W=Fs求出砂桶及砂的總重力做功，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的平均速度等于中點(diǎn)時(shí)刻的瞬時(shí)速度求初末位置的速度，即可得到動(dòng)能的變化量，從而寫出探究結(jié)果表達(dá)式，根據(jù)此表達(dá)式分析所需要的測(cè)量?jī)x器．

解答 解：（1）①根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理是合外力所做的功等于動(dòng)能的變化量，通過研究紙帶來研究小車的速度，利用天平測(cè)量小車的質(zhì)量，利用砝碼的重力代替小車的合外力，所以需要刻度尺來測(cè)量紙帶上點(diǎn)的距離和用天平測(cè)得小車的質(zhì)量，即還需要刻度尺，天平（帶砝碼）．
②為達(dá)到平衡摩擦力的目的，取下細(xì)繩和托盤，通過調(diào)節(jié)墊片的位置，改變長(zhǎng)木板傾斜程度，根據(jù)打出的紙帶判斷小車是否做勻速直線運(yùn)動(dòng)；
③實(shí)驗(yàn)過程中，為減少誤差，提高實(shí)驗(yàn)的精確度，他先調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與木板平行，目的是消除摩擦帶來的誤差，即平衡摩擦力后，使細(xì)繩的拉力等于小車的合力，故ABC錯(cuò)誤，D正確．故選：D．
（2）打E點(diǎn)的速度：vE=$\frac{DF}{2T}$=$\frac{0.5575-0.3670}{2×0.1}$=0.9525m/s，vE2=0.95252≈0.9073m2/s2，功：W=mgh=0.2×10×0.4595≈0.0915J；
（3）根據(jù)表中各計(jì)數(shù)點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖中標(biāo)出對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，并畫出v2-s圖線：

故答案為：（1）①天平、刻度尺；②勻速直線運(yùn)動(dòng)；③D；（2）0.9525；0.9073；0.0915；（3）圖象如圖所示．

點(diǎn)評(píng) 該題全面考查探究“合外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)的原理，步驟，注意事項(xiàng)和數(shù)據(jù)的分析．這就要求我們隊(duì)該實(shí)驗(yàn)由全面的掌握．題目的難度適中．明確實(shí)驗(yàn)原理往往是解決實(shí)驗(yàn)問題的關(guān)鍵，該實(shí)驗(yàn)的一些操作和要求與探究力、加速度、質(zhì)量之間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)類似可以類比學(xué)習(xí)．

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：解答題

4．在光滑水平面內(nèi)建立xoy坐標(biāo)系，質(zhì)量為m=4kg的質(zhì)點(diǎn)正沿y軸正方向勻速運(yùn)動(dòng)，其速度為v0=2m/s．如圖所示，當(dāng)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到原點(diǎn)O處時(shí)開始受到沿+x方向的恒力F作用．
（1）若要使質(zhì)點(diǎn)能經(jīng)過坐標(biāo)為（4，2）的p點(diǎn)，則恒力F大小為多大？
（2）設(shè)質(zhì)點(diǎn)自O(shè)點(diǎn)經(jīng)過一段時(shí)間后到達(dá)某點(diǎn)q，其坐標(biāo)為（x0，y0），若作質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡在q點(diǎn)的切線，則切線反向延長(zhǎng)線與y軸相交，交點(diǎn)縱坐標(biāo)一定為$\frac{{y}_{0}}{2}$，試證明．

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

5．如圖所示，電阻可忽略的光滑“U”形金屬框架固定在水平面上，處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．電阻為R的ab棒在恒力F作用下從靜止開始向右運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是（　�。�
A．ab棒做勻加速運(yùn)動(dòng)B．回路中電流先增大后不變
C．a點(diǎn)電勢(shì)比b點(diǎn)電勢(shì)高D．ab棒受到水平向右的安培力

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

2．對(duì)于真空中電荷量為q的靜止點(diǎn)電荷而言，當(dāng)選取離點(diǎn)電荷無窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零時(shí)，離點(diǎn)電荷距離為r的位置的電勢(shì)為φ=$\frac{kq}{r}$（k為靜電力常量），如圖所示，兩電荷量大小均為Q的異種點(diǎn)電荷相距為d+R，現(xiàn)將一質(zhì)子（電荷量為e）從兩電荷連線上的A點(diǎn)沿以負(fù)電荷為圓心、半徑為R的半圓形軌跡ABC移到C點(diǎn)，在質(zhì)子從A到C的過程中，系統(tǒng)電勢(shì)能的變化情況為（　　）
A．減少$\frac{2kQeR}{segmgwc^{2}-{R}^{2}}$B．增加$\frac{2kQeR}{0mua0qq^{2}+{R}^{2}}$C．減少$\frac{2kQeR}{d（d+2R）}$D．增加$\frac{2kQeR}{d（d+2R）}$

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科目：高中物理 來源： 題型：解答題

9．為了探究質(zhì)量一定時(shí)加速度與力的關(guān)系，一同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置．其中M為帶滑輪的小車的質(zhì)量，m為砂和砂桶的質(zhì)量．（滑輪質(zhì)量不計(jì)）

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，一定要進(jìn)行的操作是BCD．（填選項(xiàng)前的字母）
A．用天平測(cè)出砂和砂桶的質(zhì)量．
B．將帶滑輪的長(zhǎng)木板右端墊高，以平衡摩擦力．
C．小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時(shí)記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)．
D．改變砂和砂桶的質(zhì)量，打出幾條紙帶．
E．為減小誤差，實(shí)驗(yàn)中一定要保證砂和砂桶的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M
（2）該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中得到如圖2所示的一條紙帶（兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有兩個(gè)點(diǎn)沒有畫出），已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器采用的是頻率為50Hz的交流電，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度為1.3m/s2（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．
（3）以彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F為橫坐標(biāo)，加速度為縱坐標(biāo)，畫出的a-F圖象是一條直線，圖線與橫坐標(biāo)的夾角為θ，求得圖線的斜率為k，則小車的質(zhì)量為D．（填選項(xiàng)前的字母）
A．2tanθ           B．$\frac{1}{tanθ}$             C．k             D．$\frac{2}{k}$．

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

19．質(zhì)量不計(jì)的直角形支架兩端分別連接質(zhì)量為2m和3m的小球A和B．支架的兩直角邊長(zhǎng)度分別為2l和l，支架可繞固定軸O在豎直平面內(nèi)無摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示．開始時(shí)OA邊處于水平位置，由靜止釋放，則（　　）
A．A球的最大速度為2$\sqrt{gL}$
B．A球的速度最大時(shí)，兩小球的總重力勢(shì)能最小
C．A球的速度最大時(shí)，A桿與豎直方向的夾角為37°
D．當(dāng)B球第一次擺到最高點(diǎn)時(shí)，B桿與水平方向的夾角為37°

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

6．某同學(xué)設(shè)計(jì)的散熱排風(fēng)控制電路如圖所示，M為排風(fēng)扇，R0是半導(dǎo)體熱敏電阻，其阻值隨溫度升高而減小，R是可變電阻．控制開關(guān)電路具有下列特性：當(dāng)A點(diǎn)電勢(shì)φA＜φ0時(shí)，控制開關(guān)處于斷路狀態(tài)；當(dāng)φA≥φ0時(shí)，控制開關(guān)接通電路，M開始運(yùn)轉(zhuǎn)．下列說法中正確的是（　�。�
A．環(huán)境溫度升高時(shí)，A點(diǎn)電勢(shì)升高
B．可變電阻R 阻值調(diào)大時(shí)，A點(diǎn)電勢(shì)降低
C．可變電阻R 阻值調(diào)大時(shí)，排風(fēng)扇開始工作的臨界溫度升高
D．若用金屬熱電阻代替半導(dǎo)體熱敏電阻，電路仍能正常工作

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科目：高中物理 來源： 題型：填空題

3．下列哪些會(huì)使g的測(cè)量值偏小A、C，哪些會(huì)使g的測(cè)量值偏大B、D、E．
（A）測(cè)擺長(zhǎng)時(shí)只量了擺線長(zhǎng)
（B）測(cè)擺長(zhǎng)將擺線拉得過緊
（C）擺線未系緊，擺動(dòng)時(shí)擺長(zhǎng)逐漸變長(zhǎng)
（D）將n次全振動(dòng)誤記為n+1次
（E）啟動(dòng)秒表時(shí)按下過遲．

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科目：高中物理 來源： 題型：解答題

4．如圖甲所示的電路中，恒流源可為電路提供恒定電流I0，R為定值電阻，電流表、電壓表均可視為理想電表．某同學(xué)利用該電路研究滑動(dòng)變阻器RL消耗的電功率．改變RL的阻值，記錄多組電流、電壓的數(shù)值，得到如圖乙所示的U-I關(guān)系圖線．

回答下列問題：
（1）滑動(dòng)觸頭向下移動(dòng)時(shí)，電壓表示數(shù)減�。ㄌ睢霸龃蟆被颉皽p小”）．
（2）I0=1.0A．
（3）RL消耗的最大功率為5W（保留一位有效數(shù)字）．

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