【題目】如圖1為驗證牛頓第二定律的實驗裝置示意圖.圖中打點計時器的電源為50Hz的交流電源,在小車質(zhì)量未知的情況下,某同學設(shè)計了一種方法用來探究“在外力一定的條件下,物體的加速度與其質(zhì)量間的關(guān)系”.
(1)完成下列實驗步驟中的填空:
Ⅰ.平衡小車所受的阻力:小吊盤中不放物塊,調(diào)整木板右端的高度,用手輕撥小車,直到打點計時器打出一系列點跡均勻的點。
Ⅱ.按住小車,在小吊盤中放入適當質(zhì)量的物塊,在小車中放入砝碼。
Ⅲ.打開打點計時器電源,釋放小車,獲得帶有點列的紙帶,在紙帶上標出小車中砝碼的質(zhì)量m。
IV.按住小車,改變小車中砝碼的質(zhì)量,重復步驟③。
V.在每條紙帶上清晰的部分,每5個間隔標注一個計數(shù)點,測量相鄰計數(shù)點的間距x1,x2,…,求出與不同m相對應的加速度a。
Ⅵ.以砝碼的質(zhì)量m為橫坐標,為縱坐標,在坐標紙上作出﹣m關(guān)系圖線,若加速度與小車和砝碼的總質(zhì)量成反比,則與m應成線性關(guān)系
(2)完成下列填空:
①本實驗中,為了保證在改變小車中砝碼的質(zhì)量時,小車所受的拉力近似不變,小吊盤和盤中物塊的質(zhì)量之和為m1,車的質(zhì)量為M。
②設(shè)紙帶上相鄰兩個計數(shù)點分別為x1、x2、x3、x4、x5、x6來表示從O點開始各相鄰兩個計數(shù)點間的距離,用T表示相鄰計數(shù)點的時間間隔,則該勻變速直線運動的加速度的表達式為a=_________________(用符號寫出表達式,不要求計算).打E點時小車的速度大小為vE=________________m/s.(保留3位有效數(shù)字)
③圖3為所得實驗圖線的示意圖.設(shè)圖中直線的斜率為k,在縱軸上的截距為b,若牛頓定律成立,則小車受到的拉力為_____,小車的質(zhì)量為_____.
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【題目】有一身高為H的田徑運動員正在進行100m的國際比賽,在終點處,有一站在跑道旁邊的攝影記者用照相機給他拍攝沖線瞬間,攝影記者使用的照相機的曝光時間限1/60s得到照片后測得人在底片上的高度為h胸前號碼布上模糊部分的寬度是,由以上數(shù)據(jù)有以知道運動員的( )
A. 100m成績
B. 沖線速度
C. 100m內(nèi)的平均速度
D. 100m比賽過程中發(fā)生的位移大小
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【題目】一活塞將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在汽缸內(nèi),初始時氣體體積為3.0×10-3 m3.此時氣體的溫度和壓強分別為300 K和1.0×105 Pa.推動活塞壓縮氣體,測得氣體的溫度和壓強分別為320 K和1.0×105 Pa.
(1)求此時氣體的體積.
(2)再保持溫度不變,緩慢改變作用在活塞上的力,使氣體壓強變?yōu)?/span>8.0×104 Pa,求此時氣體的體積.
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【題目】如圖所示,重球用細繩跨過輕小光滑滑輪與小球相連,細繩處于水平拉直狀態(tài)。小球由靜止釋放運動到最低點過程中,重球始終保持靜止,不計空氣阻力。下列說法正確的有( 。
A. 細繩偏離豎直方向成θ角時,細繩拉力為mgcosθ
B. 地面對重球的摩擦力一直增大
C. 上述過程中小球重力的功率先增大后減小
D. 細繩對小球不做功
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【題目】在不同溫度下,一定量氣體的分子速率分布規(guī)律如圖所示。橫坐標v表示分子速率,縱坐標f(v)表示某速率附近單位區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分率,圖線1、2對應的氣體溫度分別為t1、t2,且t1<t2。以下對圖線的解讀中正確的是
A. t1溫度時,分子的最高速率約為400m/s
B. 對某個分子來說,溫度為t1時的速率一定小于t2時的速率
C. 溫度升高,f(v)最大處對應的速率增大
D. 溫度升高,每個單位速率區(qū)間內(nèi)分子數(shù)的占比都增大
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【題目】甲、乙兩質(zhì)點在同一直線上勻速運動,設(shè)向右為正方向,甲質(zhì)點的速度為2 m/s,乙質(zhì)點的速度為-4 m/s,則可知( )
A.乙質(zhì)點的速度大于甲質(zhì)點的速度
B.因為+2>-4,所以甲質(zhì)點的速度大于乙質(zhì)點的速度
C.這里的正、負號的物理意義是表示運動的方向與規(guī)定正方向的關(guān)系
D.若甲、乙兩質(zhì)點同時由同一點出發(fā),則10 s后甲、乙兩質(zhì)點相距60 m
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【題目】如圖所示,半徑為R,內(nèi)徑很小的光滑半圓管豎直放置,整個裝置處在方向豎直向上的勻強電場中,兩個質(zhì)量均為m、帶電量相同的帶正電小球a、b,以不同的速度進入管內(nèi)(小球的直徑略小于半圓管的內(nèi)經(jīng),且忽略兩小球之間的相互作用),a通過最高點A時,對外管壁的壓力大小為3、5mg,b通過最高點A時,對內(nèi)管壁的壓力大小0、25mg,已知兩小球所受電場力的大小為重力的一半。
求(1)a、b兩球落地點距A點水平距離之比;
(2)a、b兩球落地時的動能之比。
【答案】(1)4∶3 (2)8∶3
【解析】
試題分析:(1)以a球為研究對象,設(shè)其到達最高點時的速度為,根據(jù)向心力公式有:
其中
解得:
以b球為研究對象,設(shè)其到達最高點時的速度為vb,根據(jù)向心力公式有:
其中
解得:
兩小球脫離半圓管后均做平拋運動,根據(jù)可得它們的水平位移之比:
(2)兩小球做類平拋運動過程中,重力做正功,電場力做負功,根據(jù)動能定理有:
對a球:
解得:
對b球:
解得:
則兩球落地時的動能之比為:
考點:本題考查靜電場、圓周運動和平拋運動,意在考查考生的分析綜合能力。
【名師點睛】本題關(guān)鍵是對小球在最高點進行受力分析,然后根據(jù)向心力公式和牛頓第二定律求出平拋的初速度,再結(jié)合平拋運動規(guī)律求解。
【題型】解答題
【結(jié)束】
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【題目】如圖所示,傾角θ=37°的光滑且足夠長的斜面固定在水平面上,在斜面頂端固定一個輪半徑和質(zhì)量不計的光滑定滑輪D,質(zhì)量均為m=1kg的物體A和B用一勁度系數(shù)k=240N/m的輕彈簧連接,物體B被位于斜面底端且垂直于斜面的擋板P擋住。用一不可伸長的輕繩使物體A跨過定滑輪與質(zhì)量為M的小環(huán)C連接,小環(huán)C穿過豎直固定的光滑均勻細桿,當整個系統(tǒng)靜止時,環(huán)C位于Q處,繩與細桿的夾角α=53°,且物體B對擋板P的壓力恰好為零。圖中SD水平且長度 為d=0.2m,位置R與位置Q關(guān)于位置S對稱,輕彈簧和定滑輪右側(cè)的繩均與斜面平行,F(xiàn) 讓環(huán)C從位置R由靜止釋放,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2。
求:(1)小環(huán)C的質(zhì)量 M;
(2)小環(huán)C通過位置S時的動能 Ek及環(huán)從位置R運動到位置S的過程中輕繩對環(huán)做的功WT;
(3)小環(huán)C運動到位置Q的速率v.
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【題目】《驗證機械能守恒定律》實驗裝置如圖甲所示,某實驗小組正確完成了一系列實驗操作后,得到了一條圖乙所示的打點紙帶,選取紙帶上某個清晰的點標為O,然后每兩個打點取一個計數(shù)點,分別標為1、2、3、4、5、6,用刻度尺量出計數(shù)點1、2、3、4、5、6與O點的距離h1、h2、h2、h3、h4、h5、h6.
(1)已知打點計時器的打點周期為T,可求出各個計數(shù)點時刻對應的速度v1、v2、v3、v4、v5、v6,其中v3的計算式為v3=________。
(2)若重錘的質(zhì)量是m,取打點O時刻重錘位置為重力勢能的零勢能點,分別算出各個計數(shù)點時刻對應重錘的勢能Epi和動能Eki,計數(shù)點3時刻對應重錘的勢能Ep3=________;接著在E-h坐標系中描點作出如圖丙所示的Ek-h和Ep-h變化圖線;求得Ek-h圖線斜率是k1,Ep-h圖線斜率是k2,則k1、k2關(guān)系為_________時機械能守恒.
(3)關(guān)于上述實驗,下列說法正確的是_______
A.實驗中必須用天平測出重錘的質(zhì)量m
B.為了減小紙帶阻力和空氣阻力的影響,重錘質(zhì)量應該適當大些
C.若實驗紙帶上打出點被拉長為短線,應適當調(diào)高電源電壓
D.圖丙Ek-h圖線中,計數(shù)點1對應的描點偏差較大,可能是長度測量誤差相對較大引起的
(4)關(guān)于該實驗操作你還能提出哪些注意事項(至少1條)_________________________
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【題目】如圖所示為研究電子槍中電子在電場中運動的簡化模型示意圖。已知電子的質(zhì)量是m,電量為e,在平面的ABCD區(qū)域內(nèi),存在兩個場強大小均為E的勻強電場I和Ⅱ,兩電場的邊界均是邊長為L的正方形(不計電子所受重力)。
(1)在該區(qū)域AB邊的中點處由靜止釋放電子,求電子在ABCD區(qū)域內(nèi)運動經(jīng)歷的時間和電子離開ABCD區(qū)域的位置;
(2)在電場I區(qū)域內(nèi)適當位置由靜止釋放電子,電子恰能從ABCD區(qū)域左下角D處離開,求所有釋放點的位置。
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