【題目】右圖為“探究物體的加速度與所受合外力及質(zhì)量的關(guān)系”的實驗裝置圖。實驗中小車質(zhì)量用M表示,盤及盤中砝碼質(zhì)量用m表示,小車加速度a可用小車拖動的紙帶計算。
(1)某同學采用正確的操作方法,順利地完成了實驗,下圖為打出的一條紙帶的一部分,從點跡清晰處,選定一個合適的點記為“0”點,每隔4個點(點跡沒有畫出)選取一個計數(shù)點,則相鄰計數(shù)點間的時間間隔為0.10s。編號分別為“1、2、3、4”,用刻度尺分別測量出每個計數(shù)點到“0”點的距離。根據(jù)數(shù)據(jù)可知打點計時器打下計數(shù)點2時,小車的瞬時速度v =________m/s,小車的加速度大小為a=__________m/s2。(計算結(jié)果請保留兩位有效數(shù)字)
(2)在“探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系”時,該同學保持托盤中砝碼質(zhì)量不變,改變小車質(zhì)量M,得到小車加速度a隨變化的關(guān)系圖像,如圖所示。根據(jù)圖像可以得出的結(jié)論是__________。
(3)在“探究加速度與力的關(guān)系”時,該同學保持小車的質(zhì)量M不變,通過改變托盤中砝碼的質(zhì)量來改變小車受到的拉力,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了加速度a與拉力F的關(guān)系圖像,如圖所示。你認為該圖像不通過原點的原因可能是___________________________;該圖像上部彎曲的原因可能是__________________________。
【答案】 (1)0.40; 0.38--0.42 (2)加速度a與小車質(zhì)量M成反比(或加速度a與小車質(zhì)量的倒數(shù)1/M成正比) (3)沒有平衡摩擦力(或長木板右端墊起高度不夠、長木板與桌面傾角過小、摩擦力平衡不夠); 沒有滿足m<<M
【解析】(1)打點計時器打下計數(shù)點2時,小車的瞬時速度,小車的加速度大小為
(2)根據(jù)圖像可以得出的結(jié)論是:加速度a與小車質(zhì)量M成反比(或加速度a與小車質(zhì)量的倒數(shù)1/M成正比);
(3)當a =0時,F≠0.也就是說當繩子上拉力到一定值時小車才有加速度,這是平衡摩擦力時木板傾角θ太小,即平衡摩擦力不夠引起的.以整體為研究對象有mg=(m+M)a,則有,而在實驗的過程中,我們認為繩子的拉力F等于砝碼盤和砝碼的重力mg,而實際上繩子的拉力F=Ma=mg,故要讓繩子的拉力F約等于砝碼盤和砝碼的重力mg,那么M≈M+m,故應(yīng)該是m<<M.而當m不再遠遠小于M時隨m的增大物體的加速度逐漸減小且無限趨近于g,故圖線上部彎曲的原因可能是未滿足砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠小于木塊的質(zhì)量.
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【題目】如圖所示,兩塊平行金屬板,兩板間電壓可從零開始逐漸升高到最大值,開始靜止的帶電粒子帶電荷量為+q,質(zhì)量為m (不計重力),從點P經(jīng)電場加速后,從小孔Q進入右側(cè)的勻強磁場區(qū)域,磁感應(yīng)強度大小為B,方向垂直于紙面向外,CD為磁場邊界,它與極板的夾角為θ=30°,小孔Q到板的下端C的距離為L,當兩板間電壓取最大值時,粒子恰好垂直CD邊射出,則( 。
A.兩板間電壓的最大值Um=
B.兩板間電壓的最大值Um=
C.能夠從CD邊射出的粒子在磁場中運動的最長時間tm=
D.能夠從CD邊射出的粒子在磁場中運動的最長時間tm=
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【題目】如圖,平行金屬板水平放置,一帶電荷量為q(q>0)、質(zhì)量為m的a粒子從板的左側(cè)O點沿兩板間的中線以初速度v0射入板間,結(jié)果粒子恰好從上板的右側(cè)邊緣與靜止在此處的另一不帶電、等質(zhì)量的b粒子碰后粘在一起,進入一圓形有界勻強磁場,磁場方向垂直于紙面,圓形磁場的圓心與上板在同一直線上.兩粒子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后射出磁場,沿水平方向返回兩板間,它們又剛好返回到O點.不計粒子重力,金屬板長為L,板上所加電壓為U= ,求:
(1)a粒子剛出電場時的速度大;
(2)兩粒子從板右端返回電場時的位置與下板間的距離;
(3)a粒子在磁場運動過程中所受洛侖茲力大小和洛侖茲力對a粒子的沖量.
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【題目】某同學講小球從P點水平拋向固定在水平地面上的圓柱形桶,小球沿著桶的直徑方向恰好從桶的左側(cè)上邊沿進入桶內(nèi)并打在桶的底角,如圖所示,已知P點到桶左邊沿的水平距離s=0.80m,桶的高度,直徑d=0.20m,桶底和桶壁的厚度不計,取重力加速度,求:
(1)P點離地面的高度和小球拋出時的速度大小;
(2)小球經(jīng)過桶的左側(cè)上邊沿時的速度大小及速度方向與水平方向的夾角正切值(結(jié)果可以帶根號)。
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【題目】如圖,在平面坐標系xOy內(nèi),第Ⅱ、Ⅲ象限內(nèi)存在沿y軸負方向的勻強電場,第Ⅰ、Ⅳ象限內(nèi)存在半徑為L的圓形勻強磁場,磁場圓心在M(L,0)點,磁場方向垂直于坐標平面向內(nèi),一帶負電粒子從第Ⅲ象限中的Q(﹣2L,﹣L)點以速度v0沿x軸正方向射出,恰好從坐標原點O進入磁場,從P(2L.0)點射出磁場.不計粒子重力,求:
(1)帶電粒子進入磁場時的速度的大小;
(2)電場強度與磁感應(yīng)強度的大小之比;
(3)粒子在磁場與電場中運動的時間之比.
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【題目】如圖所示,某原子的三個能級的能量分別為E1、E2和E3 . a、b、c 為原子躍遷所發(fā)出的三種波長的光,下列判斷正確的是( 。
A.E1>E2>E3
B.(E3﹣E2)>(E2﹣E1)
C.b光的波長最長
D.c光的頻率最高
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【題目】如圖所示為氫原子的能級示意圖.現(xiàn)用能量介于10~12.9eV范圍內(nèi)的光子去照射一群處于基態(tài)的氫原子,則下列說法正確的是( )
A.照射光中只有一種頻率的光子被吸收
B.照射光中有三種頻率的光子被吸收
C.氫原子發(fā)射出三種不同波長的光
D.氫原子發(fā)射出六種不同波長的光
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【題目】一輛值勤的警車停在公路邊,當警員發(fā)現(xiàn)從他旁邊以v0=8 m/s的速度勻速行駛的貨車有違法行為時,決定前去追趕,經(jīng)過t0=2.5s,警車發(fā)動起來,以加速度a= 2m/s2做勻加速運動,向貨車追去,貨車仍以原速度做勻速直線運動,求:
(1)警車發(fā)動起來以后至少多長時間可以追上貨車?
(2)在警車追上貨車之前,兩車間的最大距離是多少?
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【題目】質(zhì)量為10kg的物體在F=200N的水平推力作用下,從粗糙斜面的底端由靜止開始沿斜面運動,斜面固定不動,與水平地面的夾角θ=37°,力F作用2s后撤去,物體在斜面上繼續(xù)上滑了1.25s后,速度減為零.(已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g=10m/s2).求:
(1)物體與斜面間的動摩擦因數(shù)μ;
(2)物體上滑的總路程x;
(3)此后物體能下滑嗎?若能,請求物體回到斜面底端時的速度大。
(4)若斜面傾角變?yōu)?0°,并改變斜面粗糙程度,物塊上滑的同時用水平向右的推力F作用在物塊上,發(fā)現(xiàn)物塊勻減速上滑過程中加速度與推力大小無關(guān),求此時加速度大小.
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