12.利用氣墊導(dǎo)軌驗證機械能守恒定律,實驗裝置如圖1所示,水平桌面上固定一傾斜的氣墊導(dǎo)軌;導(dǎo)軌上A點處有一帶長方形遮光片的滑塊,其總質(zhì)量為M,左端由跨過輕質(zhì)光滑定滑輪的細(xì)繩與一質(zhì)量為m的小球相連;遮光片兩條長邊與導(dǎo)軌垂直;導(dǎo)軌上B點有一光電門,可以測量遮光片經(jīng)過光電門時的擋光時間t.用d表示A點到光電門B處的距離,b表示遮光片的寬度.實驗時滑塊在A處由靜止開始運動.

(1)用游標(biāo)卡尺測量遮光片的寬度b,結(jié)果如圖2所示,由此讀出b=3.85mm
(2)滑塊通過B點的瞬時速度可表示為$\frac{t}$.
(3)某次實驗測得傾角θ=30°,重力加速度用g表示,滑塊從A處到達(dá)B處時m和M組成的系統(tǒng)的動能的增加量可表示為△EK=$\frac{(M+m)^{2}}{2{t}^{2}}$,系統(tǒng)的重力勢能的減少量可表示為△Ep=$(m-\frac{M}{2})gd$.在誤差允許的范圍內(nèi),若△EK=△EP,則可認(rèn)為系統(tǒng)的機械能守恒.
(4)在上次實驗中,某同學(xué)改變A.B間的距離,作出v2-d的圖象如圖所示,并測得M=m,則重力加速度g=9.6m/s2

分析 (1)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)等于主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù),不需估讀.
(2)根據(jù)極短時間內(nèi)的平均速度等于瞬時速度求出滑塊通過B點的速度.
(3)根據(jù)瞬時速度的大小求出系統(tǒng)動能的增加量,根據(jù)下降的高度求出系統(tǒng)重力勢能的減小量.
(4)根據(jù)系統(tǒng)機械能守恒得出v2-d的表達(dá)式,結(jié)合圖線的斜率求出重力加速度.

解答 解:(1)游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為3mm,游標(biāo)讀數(shù)為0.05×17mm=0.85mm,則最終讀數(shù)b=3.85mm.
(2)根據(jù)極短時間內(nèi)的平均速度等于瞬時速度知,滑塊通過B點的瞬時速度$v=\frac{t}$.
(3)滑塊從A處到達(dá)B處時m和M組成的系統(tǒng)的動能的增加量可表示為△EK=$\frac{1}{2}(M+m){v}^{2}$=$\frac{(M+m)^{2}}{2{t}^{2}}$,系統(tǒng)的重力勢能的減少量可表示為△Ep=$mgd-Mgdsinθ=(m-\frac{M}{2})gd$.
(4)根據(jù)機械能守恒得,$(m-\frac{M}{2})gd$=$\frac{1}{2}(M+m){v}^{2}$,則${v}^{2}=\frac{2(m-\frac{M}{2})gd}{M+m}$,可知圖線的斜率k=$\frac{2(m-\frac{M}{2})g}{M+m}$=$\frac{2.4}{0.5}=4.8$,因為M=m,解得g=9.6m/s2
故答案為:(1)3.85mm     (2)$v=\frac{t}$    (3)$\frac{(M+m)^{2}}{2{t}^{2}}$,$(m-\frac{M}{2})gd$,(4)9.6.

點評 解決本題的關(guān)鍵掌握游標(biāo)卡尺的讀數(shù),以及知道極短時間內(nèi)的平均速度等于瞬時速度,注意本題研究的對象是系統(tǒng),對于圖線問題,一般的解題思路是得出物理量間的關(guān)系式,結(jié)合圖線的斜率或截距進行求解.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

9.下列說法中正確的是(  )
A.速度大的物體加速度一定大B.加速度大的物體速度一定大
C.速度變化大的物體加速度一定大D.速度變化的物體加速度可以不變

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

3.圖(a)是一列機械波在零時刻的波形,圖(b)是這列機械波上P點的振動圖象,P點坐標(biāo)2.0m<xP<2.5m,Q點坐標(biāo)xQ=0.5m,下列說法正確的是( 。
A.這列機械波的波速一定是1m/s
B.這列機械波一定是沿x軸正方向傳播
C.P點一定先于Q點回到平衡位置
D.經(jīng)過△t=1s,P點運動的路程一定為4cm
E.P點的坐標(biāo)一定是xP=2.25m

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

20.如圖(a)所示,圓形線圈的面積S=0.2m2,匝數(shù)為100,線圈的電阻r=1Ω,線圈外接一個組織R=3Ω的電阻,把線圈垂直放入勻強磁場中,磁感應(yīng)強度隨時間變化規(guī)律如圖(b)所示.求:
(1)在0~6s內(nèi)穿過線圈的磁通量變化量△φ;
(2)在0~6s內(nèi)電阻R中產(chǎn)生的焦耳熱.

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

7.如圖甲所示,一個圓形線圈的匝數(shù)n=100,線圈面積S=200cm2,線圈的電阻r=1Ω,線圈外接一個阻值R=4Ω的電阻,把線圈放入一方向垂直線圈平面向里的勻強磁場中,磁感應(yīng)強度隨時間變化規(guī)律如圖乙所示.則a、b兩點中b(選“a”或“b”)點的電勢高,ab間的電勢差為-0.08V.

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

17.在圖甲所示的電路中,螺線管匝數(shù)為n,橫截面積為S0,螺線管導(dǎo)線電阻不計,電阻R1、R2為定值電阻,R3為可變電阻,電容器的電容為C.在這一段時間內(nèi),穿過螺線管的磁場的磁感應(yīng)強度B按圖乙所示的規(guī)律變化.則閉合開關(guān)S穩(wěn)定后(  )
A.螺線管中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小與S0無關(guān)
B.螺線管中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小與nS0成正比
C.電容器所帶電荷量與R2的大小無關(guān)
D.電容器所帶電荷量與R3接入電路的阻值大小成正比

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

4.如圖所示,兩質(zhì)量均為m的小球,通過長為L的不可伸長輕繩水平相連,從高處自由下落,下落過程中繩處于水平伸直狀態(tài).在下落h高度時繩中點碰到水平放置的光滑釘子O,重力加速度為g,則( 。
A.小球從開始下落到剛到達(dá)最低點的過程中機械不守恒
B.繩中點碰到水平放置的光滑釘子O時繩中拉力大小為$\frac{4mgh}{L}$
C.球到達(dá)最低點時的速度大小為$\sqrt{g(2h+1)}$
D.球到達(dá)最低點時釘子對繩的彈力豎直向上,大小為(4+$\frac{8h}{L}$)mg

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

1.實驗室有一個電學(xué)黑箱,其外形如圖甲所示,箱體外有四個接線柱,箱蓋上有一個塑料滑塊.小明請同組的同學(xué)一起探究其內(nèi)部結(jié)構(gòu),實驗室老師提醒他們,內(nèi)部元件只有一個滑動變阻器和兩個定值電阻.滑動變組器只有兩個接線柱接入電路.
經(jīng)過討論,全組的意見是:先制作一個探測器,把這個探測器分別與黑箱外的接線柱相連.再根據(jù)測出的數(shù)據(jù),推測內(nèi)部的連接情況.
(1)甲組的小李組裝了探測器,如圖乙所示,其中電源電壓為3V,電流表量程為0-0.6A,對于其中阻值為5Ω的電阻R.你認(rèn)為他的作用是保護電路,防止電流過大燒壞電表和電源.

同學(xué)們把探測器的E、F端分別與黑箱的接線柱連接,閉合開關(guān),移動滑塊,記下的數(shù)據(jù)如表:
測試次數(shù)與E、F連接的接線柱電流表示數(shù)/A
第1次A、B0.25~0.5
第2次A、C0.12~0.2
第3次A、D0.15~0.3
第4次B、C0.2
第5次B、D0.3
第6次C、D0.15
(2)在前三次測試中,只有一次未將滑動變阻器調(diào)到阻值最大、最小位置是第1次.
(3)滑動變阻器的最大阻值為10Ω;
(4)請在圖丙中作出箱內(nèi)各元件連接電路圖,并在定值電阻旁標(biāo)明其阻值.

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

2.地鐵列車從A站出發(fā)沿直線運動,行駛過程先做加速度大小為1m/s2的運動,經(jīng)過一段時間后改做加速度大小為0.5m/s2的勻減速運動,到達(dá)B站時恰好零.若列車從A站到B站所用的總時間為90s.
(1)求AB兩站間的距離.
(2)畫出地鐵列車從A站到B站的v一t圖象.

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