6．某同學(xué)欲驗(yàn)證“動(dòng)能定理”，使用如圖a所示的裝置，另外還有：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及所用的學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊、天平、細(xì)沙．當(dāng)滑塊連接上紙帶，用細(xì)線通過(guò)滑輪掛上空的小沙桶時(shí)，釋放小桶，滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài)．
（1）你認(rèn)為還需要的實(shí)驗(yàn)器材有刻度尺．
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)為了保證滑塊受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等，除要墊高木板左端平衡摩擦力外，沙和沙桶的總質(zhì)量應(yīng)滿足的實(shí)驗(yàn)條件是沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量．
（3）在（2）的基礎(chǔ)上，某同學(xué)用天平稱量滑塊的質(zhì)量M．往沙桶中裝入適量的細(xì)沙，用天平稱出此時(shí)沙和沙桶的總質(zhì)量m．讓沙桶帶動(dòng)滑塊加速運(yùn)動(dòng)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶如圖b所示，在紙帶上取1、2兩點(diǎn)（之間還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫出）．則兩點(diǎn)間的距離L=1.86cm；設(shè)兩點(diǎn)的速度大小分別為v1、v2，則v1=0.15m/s（保留2位有效數(shù)字）．設(shè)重力加速度為g．則實(shí)驗(yàn)最終要驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為$mgL=\frac{1}{2}{Mv}_{2}^{2}-\frac{1}{2}{Mv}_{1}^{2}$（用題中的字母表示的物理量寫出表達(dá)式）．

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，得到需要驗(yàn)證的表達(dá)式，從而確定需要的器材；
（2）實(shí)驗(yàn)要測(cè)量滑塊動(dòng)能的增加量和合力做的功，用沙和沙桶的總重力表示滑塊受到的拉力，對(duì)滑塊受力分析，受到重力、拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，必須使重力的下滑分量等于摩擦力；同時(shí)用沙和沙桶的總重力表示滑塊受到的拉力需要滿足沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量這一條件；
（3）細(xì)線的拉力近似等于沙和沙桶的總重力，需要驗(yàn)證的方程是細(xì)線對(duì)滑塊做功與滑塊動(dòng)能的增加的關(guān)系，細(xì)線對(duì)滑塊做功等于沙和沙桶重力勢(shì)能的減小量，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該過(guò)程中的平均速度，求A、B兩點(diǎn)速度大小，從而求出滑塊動(dòng)能的變化量．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證動(dòng)能增加量和總功是否相等，故需要求出總功和動(dòng)能，滑塊的拉力大小認(rèn)為等于沙和沙桶的重力，因此需要天平測(cè)量沙和沙桶的質(zhì)量以及滑塊的質(zhì)量，用刻度尺測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離從而求出滑塊的速度，故還要天平和刻度尺．
（2）設(shè)繩子上拉力為F，對(duì)小車根據(jù)牛頓第二定律有：F=Ma，對(duì)砂桶和砂有：mg-F=ma，
由此解得：F=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，
由此可知當(dāng)M＞＞m時(shí)，砂和砂桶的重力等于繩子的拉力，所以若使繩子拉力近似等于沙和沙桶的重力，應(yīng)滿足的條件是沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量．
（3）刻度尺要估讀，故12間的距離L=1.86cm，1點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于02間的平均速度，則有：${v}_{1}=\frac{0.0306}{0.2}m/s=0.15m/s$
需要驗(yàn)證的表達(dá)式為：$mgL=\frac{1}{2}{Mv}_{2}^{2}-\frac{1}{2}{Mv}_{1}^{2}$
故答案為：（1）刻度尺；（2）沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量；（3）1.86cm，0.15，$mgL=\frac{1}{2}{Mv}_{2}^{2}-\frac{1}{2}{Mv}_{1}^{2}$

點(diǎn)評(píng) 該題的關(guān)鍵是根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理并結(jié)合牛頓第二定律和動(dòng)能定理來(lái)確定要測(cè)量的量，同時(shí)要熟練應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論解答實(shí)驗(yàn)問(wèn)題．

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

8．如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體在狀態(tài)A時(shí)的溫度為-3℃，從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，再變化到狀態(tài)C，其狀態(tài)變化過(guò)程的p-V圖象如圖，求：
①該氣體在狀態(tài)B時(shí)的溫度；
②該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過(guò)程中與外界交換的熱量．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：多選題

9．下列說(shuō)法正確的是（　�。�
A．盧瑟福通過(guò)對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，提出了原子內(nèi)部存在質(zhì)子
B．太陽(yáng)因核聚變釋放出巨大的能量，同時(shí)其質(zhì)量不斷減少，太陽(yáng)每秒鐘輻射出的能量約為4.0×1026J，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，太陽(yáng)每秒鐘減少的質(zhì)量最接近109kg
C．放射性元素A經(jīng)過(guò)2次α衰變和1次β衰變后生成一新元素B，則元素B在元素周期表中的位置較元素A的位置向前移動(dòng)了3位
D．根據(jù)玻爾理論，氫原子的核外電子由較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)時(shí)，要釋放一定頻率的光子，同時(shí)電子的動(dòng)能減小，電勢(shì)能增大

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：選擇題

6．一個(gè)${\;}_{92}^{235}$U原子核俘獲一個(gè)中子后發(fā)生裂變反應(yīng)，一種可能的裂變反應(yīng)，其裂變方程為${\;}_{92}^{235}$U+${\;}_{0}^{1}$n→${\;}_{54}^{140}$Xe+${\;}_{Z}^{A}$X+2${\;}_{0}^{1}$n，則下列說(shuō)法正確的是（　�。�
A．X 原子核中含有38 個(gè)中子
B．X 原子核中含有94 個(gè)核子
C．因?yàn)榱炎冡尫拍芰�，根�?jù)E=mc2，所以裂變后的總質(zhì)量數(shù)減小
D．因?yàn)榱炎冡尫拍芰浚?{\;}_{54}^{140}$Xe與${\;}_{Z}^{A}$X的比結(jié)合能都小于${\;}_{92}^{235}$U核

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：選擇題

1．如圖所示，帶正電的金屬球A，放置在不帶電的金屬球B附近，M、N是金屬球B表面上的兩點(diǎn)．下列說(shuō)法中正確的是（　�。�
A．M點(diǎn)處帶正電，N點(diǎn)處帶負(fù)電，且M點(diǎn)電勢(shì)高于N點(diǎn)電勢(shì)
B．M點(diǎn)處帶正電，N點(diǎn)處帶負(fù)電，且M點(diǎn)電勢(shì)等于N點(diǎn)電勢(shì)
C．M點(diǎn)處帶負(fù)電，N點(diǎn)處帶正電，且M點(diǎn)電勢(shì)高于N點(diǎn)電勢(shì)
D．M點(diǎn)處帶負(fù)電，N點(diǎn)處帶正電，且M點(diǎn)電勢(shì)等于N點(diǎn)電勢(shì)

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

11．某同學(xué)在“測(cè)定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，主要步驟如下：
①用多用電表粗略測(cè)量金屬絲的電阻值；
②用米尺測(cè)量金屬絲的有效長(zhǎng)度L；
③用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲直徑d；
④用伏安法測(cè)量該金屬絲的電阻；
⑤根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)，計(jì)算金屬絲電阻率的表達(dá)式．
根據(jù)題目要求完成下列問(wèn)題：

（1）步驟③中測(cè)量金屬絲直徑如圖1所示，則d=0.680mm．
（2）步驟④中為了盡可能準(zhǔn)確地測(cè)量，要使金屬絲兩端電壓從零開始變化，電壓表用0～3V量程，電流表用0～0.6A量程（內(nèi)阻約為10Ω），且采用電流表外接法，請(qǐng)?jiān)趫D2實(shí)物圖上用筆畫線代替導(dǎo)線把電路按要求連接好．
（3）步驟⑤中用測(cè)得的金屬絲長(zhǎng)度L、直徑d、金屬絲兩端電壓U、流過(guò)金屬絲的電流I，計(jì)算金屬電阻率，其表達(dá)式為ρ=$\frac{πU8lnqxeh^{2}}{4IL}$．（用L、d、U、I表示）
（4）步驟④中之所以采用所述方案，是因?yàn)樵撏瑢W(xué)在步驟①中已用多用電表粗略測(cè)量其阻值，可供選擇的操作步驟如下（機(jī)械調(diào)零已經(jīng)完成）：
A．觀察指針位置，讀出電阻阻值    
B．將兩表筆直接接觸，進(jìn)行調(diào)零
C．把兩表筆與電阻兩端接觸：
D．將選擇開關(guān)扳到歐姆擋“×100”處
E．將選擇開關(guān)旋到OFF檔        
F．將選擇開關(guān)扳到歐姆擋“×1”處
請(qǐng)?jiān)谏鲜霾僮髦羞x擇需要的步驟并寫出合理的順序：FBCAE．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：選擇題

18．如圖所示，豎直平面內(nèi)有一固定的光滑橢圓大環(huán)，其長(zhǎng)軸長(zhǎng)BD=4L、短軸長(zhǎng)AC=2L_勁度系數(shù)為k的輕彈簧上端固定在大環(huán)的中心O，下端連接一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q，可視為質(zhì)點(diǎn)的小環(huán)．小環(huán)剛好套在大環(huán)上且與大環(huán)及彈簧絕緣，整個(gè)裝置處在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中．將小環(huán)從A點(diǎn)由靜止釋放、小環(huán)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度恰好為0．已知小環(huán)在A、B兩點(diǎn)時(shí)彈簧的形變量大小相等，則（　�。�
A．電場(chǎng)強(qiáng)度的大小E=$\frac{mg}{q}$
B．小環(huán)從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中，彈簧的彈力不做功
C．小環(huán)從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中，彈簧的彈性勢(shì)能先減小后增大
D．小環(huán)在A點(diǎn)時(shí)受到大環(huán)對(duì)它的彈力大小F=mg-kL

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：選擇題

15．如圖所示為皮帶傳動(dòng)裝置，皮帶輪為O、O′，RB=$\frac{1}{2}$RA，RC=$\frac{2}{3}$RA，當(dāng)皮帶輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，皮帶與皮帶輪之間不打滑，則A、B、C三點(diǎn)的線速度之比為（　�。�
A．2：1：2B．1：2：1C．2：2：1D．1：1：2

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：選擇題

16．關(guān)于曲線運(yùn)動(dòng)下列說(shuō)法正確的是（　�。�
A．曲線運(yùn)動(dòng)物體的速度可能不變
B．曲線運(yùn)動(dòng)物體的加速度一定變化
C．勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體的合外力一定指向圓心
D．曲線運(yùn)動(dòng)物體的合外力一定與物體速度方向垂直

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同步練習(xí)冊(cè)答案