【題目】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,打點的時間間隔用表示。在小車質(zhì)量未知的情況下,某同學設計了一種方法用來研究“在外力一定的條件下,物體的加速度與其質(zhì)量間的關系"。
(1)請完成下列實驗步驟:
①平衡小車所受的阻力:取下小吊盤,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______ 的點。
②按住小車,掛上小吊盤并在小吊盤中放人適當質(zhì)量的物塊,在小車中放入砝碼。
③打開打點計時器電源,釋放小車,獲得帶有點跡的紙帶,在紙帶上標出小車中砝碼的質(zhì)量m。
④按住小車,改變小車中砝碼的質(zhì)量,重復步驟③。
⑤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……。
求出與不同m相對應的加速度a。
⑥以砝碼的質(zhì)量m為橫坐標,為縱坐標,在坐標紙上做出關系圖線。
(2)完成下列填空:
( i )設紙帶上三個相鄰計數(shù)點的間距為,相鄰計時點時間間隔為。a可用和表示為a=__________。圖2為用米尺測量某一紙帶上的的情況,由圖可求得加速度的大小a=_______m/s2。
(ii )圖3為所得實驗圖線的示意圖。若牛頓定律成立,則小車受到的拉力為_________N,小車的質(zhì)量為_____ kg。
( iii )本實驗中,若小吊盤和盤中物塊的質(zhì)量之和m0與小車和車中砝碼質(zhì)量(m+M)之間關系滿足,仍將小車受到的拉力當成m0g,則加速度計算值為_________,此加速度的相對誤差= _____。 (相對誤差= )
【答案】(1) ①間隔均勻; (2) (i) ,; 1.15; (ii) 1 4; (iii) 50%
【解析】
由題意可知考查牛頓第二定律實驗規(guī)律,由實驗原理,控制變量法分析可得。
[1]平衡摩擦力的標準為小車可以勻速運動,打點計時器打出的紙帶點跡間隔均勻。由
,
,
故與m成線性關系。
(2)[2]設紙帶上三個相鄰計數(shù)點的間距為s1、s2、s3。由勻變速直線運動的推論得: ,即
,
;
[3] 圖2為用米尺測量某- -紙帶上的s1、s3的情況,由圖可讀出s1=24.0mm, s3=47.0mm。 由此求得加速度的大小
[4][5]設小車質(zhì)量為M,小車受到外力為F,由牛頓第二定律有 ,所以,
,
圖象的斜率為,故
縱軸截距為
,
。
[6]設小車的質(zhì)量為M,砝碼質(zhì)量為m,小吊盤和盤中物塊的質(zhì)量為m0,仍將小車受到的拉力當成m0g,以車與砝碼為研究對象有
解得
;
[7]以整體為研究對象有
解得
。
所以此加速度相對誤差
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【題目】在光電效應實驗中,某同學按如圖a方式連接電路,利用該裝置在不同實驗條件下得到了三條光電流與A、K兩極之間電壓UAK的關系曲線(甲光、乙光、丙光)如圖b所示,則下列說法正確的是 ( )
A. 甲、乙兩光的光照強度相同
B. 甲、乙兩光的頻率相同
C. 丙光照射陰極時,極板的逸出功最小
D. 乙光的波長大于丙光的波長
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【題目】如圖所示,輕彈簧下端固定在水平地面上,彈簧位于豎直方向,靜止時上端位于B點。在B點正上方A點處,有一質(zhì)量為m的物塊從靜止開始自由下落,到達C點時,物塊的速度為零。如果彈簧的形變始終未超過彈性限度,不計空氣阻力,則( )
A.物塊在B點時速度最大
B.從B到C,物塊做減速運動
C.如果將物塊從B點由靜止釋放,物塊仍能到達C點
D.如果將物塊的質(zhì)量換成2m,仍從A點由靜止釋放,物塊能到達C點
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【題目】如圖甲所示的滑滑梯是小朋友們經(jīng)常玩的游樂項目之一,可以簡化為如圖乙所示的模型,軌道高度H可調(diào),滑道AB總長L不變,當滑道傾角θ1=37°時,物體恰好能夠勻速下滑。調(diào)整軌道高度,當最高點離地H=4m時,滑道傾角θ2=53°,小王從滑道最高點A開始由靜止下滑,正好停在水平部分的末端點,AB與BC平滑連接,連接處長度不計,設傾斜軌道與水平軌道的動摩擦因數(shù)相同。(sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
(1)小王下滑時與軌道的動摩擦因素μ1;
(2)水平部分BC的長度L1;
(3)換小張玩滑梯,滑道傾角θ2=53°,他與滑道的動摩擦因素為μ2=0.8,為了仍然能夠停在C點,應該在A點給他多大的沿斜面方向的初速度?
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【題目】著名物理學家弗曼曾設計過一個實驗,如圖所示.在一塊絕緣板上中部安一個線圈,并接有電源,板的四周有許多帶負電的小球,整個裝置支撐起來. 忽略各處的摩擦,當電源接通的瞬間,下列關于圓盤的說法中正確的是
A. 圓盤將逆時針轉(zhuǎn)動(俯視)
B. 圓盤將順時針轉(zhuǎn)動(俯視)
C. 圓盤不會轉(zhuǎn)動
D. 圓盤先逆時針轉(zhuǎn)再順時針轉(zhuǎn)(俯視)
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【題目】甲、乙兩車在某高速公路上沿直線同向而行,它們的v﹣t圖象如圖所示,若t=0時刻兩車相距50m,求:
(1)若t=0時,甲車在乙車前方,兩車相遇的時間;
(2)若t=0時,乙車在甲車前方,兩車相距的最短距離。
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【題目】如圖甲所示,固定的光滑平行導軌(電阻不計)與水平面夾角為θ=30°,導軌足夠長且間距L=0.5m,底端接有阻值為R=4Ω的電阻,整個裝置處于垂直于導體框架向上的勻強磁場中,一質(zhì)量為m=1kg、電阻r=1Ω、長度也為L的導體棒MN在沿導軌向上的外力F作用下由靜止開始運動,拉力F與導體棒速率倒數(shù)關系如圖乙所示.已知g=10 m/s2.則
A. v=5m/s時拉力大小為12N
B. v=5m/s時拉力的功率為70W
C. 勻強磁場的磁感應強度的大小為2T
D. 當棒的加速度a=8m/s2時,導體棒受到的安培力的大小為1 N
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【題目】傳送帶與平板緊靠在一起,且上表面在同一水平面內(nèi),兩者長度分別為。傳送帶始終保持以速度v勻速運動,F(xiàn)將一滑塊(可視為質(zhì)點)輕放到傳送帶的左端,然后平穩(wěn)地滑上平板。已知:滑塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù),滑塊與平板、平板與支持面間的動摩擦因數(shù)分別為,滑塊、平板的質(zhì)量均為,g取。求:
(1)若滑塊在傳送帶上一直處于加速狀態(tài),求速度v的最小值;
(2)若滑塊恰好不從平板上掉下,求v的大小;
(3)若需使滑塊相對于傳送帶和相對于平板的位移相等,求v的大小。
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【題目】如圖所示,勁度系數(shù)為k的輕彈簧的左端固定在墻上,右端與置于水平面上質(zhì)量為 m的物體接觸(為連接),用水平力F緩慢推動物體到位置A,物體靜止后,撤去F,物體開始向右運動,在位置O(彈簧原長位置)離開彈簧后,繼續(xù)運動到最遠位置B。已知AO=,OB=,物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ,重力加速度為g,則
A. 在AO段,物體的速度一直增大
B. 物體在AO段與OB段的速度變化量相等
C. 在AO段,物體的加速度先減小后增大
D. 物體做勻減速運動的時間為
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