【題目】實驗小組的同學在“驗證牛頓第二定律”實驗中,使用了如圖所的實驗裝置。
(1)本實驗的研究對象是________
A.砂桶(及桶中的砂) B.小車(及車中砝碼)
(2)在下列測量工具中,本次實驗需要用的測量儀器有________。(選填測量儀器前的字母)
A.刻度尺 B.秒表 C.天平
(3)實驗中,為了可以將細線對小車的拉力看成是小車所受的合外力,需要平衡摩擦力。
操作步驟如下:先調節(jié)長木板一端滑輪的高度,使細線與長木板平行,在不掛細繩和砂桶的情況下,改變木板的傾斜程度,直至小車能拖動紙帶沿木板做________,即平衡好摩擦力。
A.勻速直線運動 B.勻變速直線運動
(4)在做保持小車質量不變,驗證小車的加速度與其合外力成正比的實驗時,小車(及車中砝碼)的總質量為M,砂和砂桶的總質量為m。
①實驗中要進行質量M和m的選取,以下最合理的一組是________。
A.M=200g,m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
B.M=200g,m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
C.M=400g,m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
D.M=400g,m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
②小芙同學在做保持小車質量不變,驗證小車的加速度與其合外力成正比的實驗時,根據測得的數據作出如圖所示的a-F圖線,所得的圖線既不過原點,又不是直線,原因可能是________.(選填選項前的字母)
A.木板右端所墊物體較低,使得木板的傾角偏小
B.木板右端所墊物體較高,使得木板的傾角偏大
C.M遠大于m
D.m不滿足遠小于M
(5)小鐘同學利用圖已調整好的裝置進行實驗中,保持砂和砂桶的總質量不變,改變小車(及車中砝碼)的總質量M,并測出不同的M所對應的加速度a,以M為橫坐標,為縱坐標,在坐標紙上作出如圖所示的關系圖線,實驗結果驗證了牛頓第二定律。如果圖中縱軸上的斜率為k,縱截距為b,則砂和砂桶的總質量m=________.
【答案】B AC A C AD
【解析】
(1)根據實驗原理選擇恰當的對象.
(2)根據實驗需要測量的量確定實驗器材,“驗證牛頓第二定律”實驗需要用天平測量小車、砂、砂桶的質量,需要用刻度尺測量計數點間的距離.
(3)為了使細線對小車的拉力等于小車所受的合外力,還需要先平衡摩擦力.
(4)①當沙和沙桶總質量遠遠小于小車和砝碼的總質量,即m<<M時才可以認為繩對小車的拉力大小等于沙和沙桶的重力.
②首先明確桶和砝碼的重力可以認為等于小車所受拉力的條件;在橫軸上有截距,說明當拉力大于0時物體的加速度等于零,此時的合力仍等于零,說明沒有平衡摩擦力;圖象中的彎曲時因為桶和砝碼的質量不能滿足遠小于小車的質量這一條件.
(5)由牛頓第二定律求出圖象的函數表達式,然后根據圖象分析答題.
(1)驗證牛頓第二定律的實驗選擇小車為對象可以方便的測得其合外力、質量和加速度的關系;故選B.
(2)“驗證牛頓第二定律”實驗需要用天平測量小車(及車中砝碼)的質量,需要用刻度尺測量計數點間的距離從而求加速度;故選AC.
(3)小車下滑時受到重力、細線的拉力、支持力和摩擦力,要使拉力等于合力,則應該用重力的下滑分量來平衡摩擦力,可以將長木板中固定打點計時器的一段墊高,撤去砂和砂桶,輕推小車,從打出的紙帶上的點跡是否等間距分布判斷小車是否做勻速運動;故選A.
(4)①當m<<M時,即當沙和沙桶總質量遠遠小于小車和砝碼的總質量,繩子的拉力近似等于沙和沙桶的總重力.因此最合理的一組是C.故選C.
②圖中的圖線在橫軸上由截距,說明a=0時,F>0.說明當繩子上有拉力時小車沒有加速度,說明實驗前沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足,平衡摩擦力不足時可以適當增大木板夾角;從圖象中可以看出:當拉力F較小時,砂和砂桶的質量較小,滿足遠小于小車的質量這一條件,此時圖象是傾斜直線;當拉力F慢慢增大時,即砂桶和砂的總質量增加時,由于不滿足砂和砂桶的質量遠小于小車的質量,圖象出現彎曲.故A、D正確,B、C錯誤,故選AD.
(5)根據題意,對系統由牛頓第二定律得:mg=(M+m)a,則,則圖象的截距為,圖象的斜率為,故砂和砂桶的總質量.
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【題目】某實驗小組學生采用如圖所示的裝置(實驗中,小車碰到制動裝置時,鉤碼尚未到達地面)用打點計時器得到一條紙帶后,通過分析“小車位移與速度變化的對應關系”來研究“合外力對小車所做的功與速度變化的關系”。圖是實驗中得到的一條紙帶,點為紙帶上的起始點, 、、是紙帶的三個連續(xù)的計數點,相鄰兩個計數點間均有4個點未畫出,用刻度尺測得、、到的距離如圖所示,已知所用交變電源的頻率為50,問:
【1】打點時刻,小車的瞬時速度________ (結果保留兩位有效數字);
【2】實驗中,該小組同學畫出小車位移與速度的關系圖象如圖所示。根據該圖形狀,某同學對與的關系作出的猜想,肯定不正確的是__________.
A.
B.
C.
D.
【3】本實驗中,若鉤碼下落高度為時合外力對小車所做的功,則當鉤碼下落時,合外力對小車所做的功為_____________。(用、、表示)
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【題目】如圖在勻強電場中,質量為m、電荷量為+q的小球由靜止釋放沿斜向下做直線運動,軌跡與豎直方向的夾角為θ則( )
A. 場強最小值為
B. 小球的電勢能可能不變
C. 電場方向可能水平向左
D. 小球的機械能可能減小
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【題目】如圖所示的電路中,電源的電動勢E和內阻r恒定不變,電燈L恰能正常發(fā)光,電燈L恰能正常發(fā)光,如果滑動變阻器的滑片向a端移動,則下列說法中正確的是( )
A. 電燈L變暗,安培表的示數變大
B. 電燈L變亮,安培表的示數變大
C. 電燈L變暗,安培表的示數變小
D. 電燈L變亮,安培表的示數不變
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【題目】為提高冰球運動員的加速能力,教練員在冰面上與起跑線距離s0和s1(s1<s0)處分別設置一個擋板和一面小旗,如圖所示.訓練時,讓運動員和冰球都位于起跑線上,教練員將冰球以速度v0擊出,使冰球在冰面上沿垂直于起跑線的方向滑向擋板:冰球被擊出的同時,運動員垂直于起跑線從靜止出發(fā)滑向小旗.訓練要求當冰球到達擋板時,運動員至少到達小旗處.假定運動員在滑行過程中做勻加速運動,冰球到達擋板時的速度為v1.重力加速度為g.求
(1)冰球與冰面之間的動摩擦因數;
(2)滿足訓練要求的運動員的最小加速度.
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【題目】用F=100N的水平恒力拉質量m=20kg的小木箱,使木箱在水平地面上由靜止開始做勻加速直線運動,如圖所示。已知木箱與地面之間的動摩擦因數μ=0.40,取重力加速度g=10m/s2.求:
(1)畫出木箱的受力示意圖,并求木箱的加速度a的大。
(2)求木箱從靜止開始運動后t=2.0s內通過的位移x的大小;
(3)求從靜止開始到木箱運動t=2.0s的過程中,水平恒力F對木箱做的功W.
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【題目】如圖甲所示,兩平行金屬板MN、PQ的板長和板間距離相等,板間存在如圖乙所示的隨時間周期性變化的電場,電場方向與兩板垂直,不計重力的帶電粒子沿板間中線垂直電場方向源源不斷地射入電場,粒子射入電場時的初動能均為Ek0,已知t=0時刻射入電場的粒子剛好沿上板右邊緣垂直電場方向射出電場.則以下說法中正確的是
A. 所有粒子最終都垂直電場方向射出電場
B. t=0之后射入電場的粒子有可能會打到極板上
C. 所有粒子在經過電場過程中最大動能都不可能超過2Ek0
D. 若入射速度加倍成2v0,則粒子從電場出射時的側向位移與v0相比必定減半
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【題目】如圖所示,斜面體M放在水平地面上.現將物塊m放在斜面上,物塊恰能沿斜面勻速下滑,而斜面體靜止不動.若用平行于斜面向下的推力F,使物塊加速下滑,則斜面體( )
A. 對地面的壓力不變
B. 對地面的壓力增大
C. 可能沿水平面向右運動
D. 受到地面的摩擦力方向水平向左
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【題目】在如圖所示的電路中,a、b、c為三個相同的燈泡,其電阻值均大于電源內阻,當變阻器R的滑動觸頭P向上移動時,下列判斷中正確的是( )
A. b燈變暗,a、c燈變亮
B. a、b、c燈泡全變亮
C. 電源的供電效率增大
D. 電源輸出功率增大
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