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1.某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗證“動能定理”,他們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置.若你是小組中的一位成員,要完成該項實驗,則:
(1)實驗時首先要做的步驟是平衡摩擦力.
(2)實驗時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,沙和沙桶的總質(zhì)量應(yīng)滿足的實驗條件是沙和沙桶的總質(zhì)量遠小于滑塊的質(zhì)量.
(3)在上述的基礎(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沙,用天平稱出此時沙和沙桶的總質(zhì)量m.讓沙桶帶動滑塊加速運動,用打點計時器記錄其運動情況,在打點計時器打出的紙帶上取兩點,測出這兩點的間距L和這兩點的速度大小v1與v2(v1<v2).則本實驗最終要驗證的數(shù)學(xué)表達式為mgL=12Mv2212Mv12(用題中的字母表示實驗中測量得到的物理量).

分析 實驗要測量滑塊動能的增加量和合力做的功,用沙和沙桶的總質(zhì)量表示滑塊受到的拉力,對滑塊受力分析,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;同時重物加速下降,處于失重狀態(tài),故拉力小于重力,可以根據(jù)牛頓第二定律列式求出拉力表達式分析討論;實驗要測量滑塊動能的增加量和合力做的功,求出合力的功和動能的增加量即可.

解答 解:(1)滑塊下滑時受到重力、細線的拉力、支持力和摩擦力,要使拉力等于合力,則應(yīng)該用重力的下滑分量來平衡摩擦力,故可以將長木板的一段墊高,所以實驗時首先要做的步驟是平衡摩擦力;
(2)沙和沙桶加速下滑,處于失重狀態(tài),其對細線的拉力小于重力,設(shè)拉力為T,根據(jù)牛頓第二定律,有
對沙和沙桶,有 mg-T=ma
對滑塊,有 T=Ma
解得
T=MM+mmg
故當(dāng)M>>m時,有T≈mg;
(3)總功為:mgL
動能增加量為12Mv2212Mv12
則本實驗最終要驗證的數(shù)學(xué)表達式為mgL=12Mv2212Mv12
故答案為:(1)平衡摩擦力;沙和沙桶的總質(zhì)量遠小于滑塊的質(zhì)量;mgL=12Mv2212Mv12

點評 解答本題的關(guān)鍵是明確實驗原理以及具體操作,知道為何要平衡摩擦力以及砂桶和砂總重力等于滑塊所受拉力的條件,明確所要測量的物理量之間的關(guān)系.

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

11.如圖甲所示,將質(zhì)量為M的物塊A和質(zhì)量為m的物塊B放在水平轉(zhuǎn)盤上,兩者用長為L的水平輕繩連接,物塊與轉(zhuǎn)盤的最大靜摩擦力均為各自重力的k倍,物塊A與轉(zhuǎn)軸的距離等于輕繩長度,整個裝置能繞過轉(zhuǎn)盤中心的豎直軸轉(zhuǎn)動,開始時,輕繩恰好伸直但無彈力,現(xiàn)讓該裝置從靜止開始轉(zhuǎn)動,使角速度緩慢增大,繩中張力FT與轉(zhuǎn)動角速度的平方ω2的關(guān)系如圖乙所示,當(dāng)角速度的平方ω2超過3ω21時,物塊A,B開始滑行,若圖乙中的F1,ω1及重力加速度g均為已知,下列說法正確的是(  )
A.L=\frac{{F}_{1}}{m{ω}_{1}^{2}}B.L=\frac{{F}_{1}}{2m{ω}_{1}^{2}}C.k=\frac{2{F}_{1}}{mg}D.m=M

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

12.為“驗證牛頓第二定律”,某同學(xué)設(shè)計了如下實驗方案:A.實驗裝置如圖甲所示,一端系在滑塊上的輕質(zhì)細繩通過轉(zhuǎn)軸光滑的輕質(zhì)滑輪,另一端掛一質(zhì)量為m=0.5kg的鉤碼,用墊塊將長木板的有定滑輪的一端墊起.調(diào)整長木板的傾角,直至輕推滑塊后,滑塊沿長木板向下做勻速直線運動;B.保持長木板的傾角不變,取下細繩和鉤碼,接好紙帶,接通打點計時器的電源,然后讓滑塊沿長木板滑下,打點計時器打下的紙帶如圖乙所示.請回答下列問題:
(1)圖乙中紙帶的哪端與滑塊相連右端.
(2)圖乙中相鄰兩個計數(shù)點之間還有4個打點未畫出,打點計時器接頻率為50Hz的交流電源,根據(jù)圖乙求出滑塊的加速度a=1.65m/s2
(3)不計紙帶與打點計時器間的阻力,滑塊的質(zhì)量M=2.97kg.(g取9.8m/s2).
(4)如圖丙(a)為甲同學(xué)根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出的a-F圖象,說明實驗存在的問題是沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足.圖丙(b)為乙、丙同學(xué)用同一裝置做實驗.畫出了各自得到的aF圖線,兩個同學(xué)做實驗時的哪一個物理量取值不同小車及車中砝碼的總質(zhì)量.
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

9.如圖,矩形單匝導(dǎo)線框abcd的質(zhì)量為m,電阻為R,其ab邊長L1、bc邊長L2,開始時線框靜止于豎直平面內(nèi)且ab邊水平,線框下方一定距離處的一矩形區(qū)域內(nèi)存在方向垂直于線框平面、磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場上、下邊界均與線框ab邊平行(磁場區(qū)域內(nèi)的高度大于L2),現(xiàn)將線框由靜止起釋放,設(shè)線框下落過程中ab邊與磁場邊界始終平行且方向水平,已知ab邊剛進入磁場和剛穿出磁場時,線框都作減速直線運動,加速度大小均為\frac{g}{4},而cd邊出磁場前瞬間,線框加速度恰好為零,不計空氣阻力,重力加速度為g.求:
(1)在線框進入磁場過程中,通過線框?qū)Ь€某一截面的電量q;
(2)在cd邊剛進入磁場時,線框速度大小v;
(3)線框穿越磁場區(qū)域過程中,線框所產(chǎn)生的熱量Q;
(4)磁場區(qū)域的高度H;
(5)線框從開始下落到離開磁場過程所經(jīng)歷的時間t.
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

16.在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中,某實驗小組采用如圖1所示的裝置,實驗步驟如下:
a.把紙帶的一端固定在小車上,另一端穿過打點計時器的限位孔;
b.調(diào)整木板的傾角,以重力沿斜面向下的分力平衡小車及紙帶受到的摩擦力;
c.用細線將木板上的小車通過定滑輪與砂桶相連;
d.接通電源,放開小車,讓小車拖著紙帶運動,打點計時器就在紙帶上打下一系列的點;
e.換上新的紙帶,在砂桶中依次加入適量的砂子,重復(fù)d步驟多次,得到幾條點跡清晰的紙帶.

現(xiàn)測出了其中一條紙帶上的距離,如圖2所示,已知打點周期為0.02s.則這條紙帶上C點速度的大小vC=1.74m/s,形成加速度的大小a=3.20m/s2(取三位有效數(shù)字).根據(jù)所測紙帶數(shù)據(jù),把砂與砂桶的重力作為合外力F,擬作出加速度a-F圖象,發(fā)現(xiàn)當(dāng)a比較大時圖線明顯向F軸偏移,這是由于實驗原理的不完善導(dǎo)致的,請你在這個實驗的基礎(chǔ)上,稍加改進實驗原理,得到一條a-F成正比的圖線,寫出你的改進方法:在拉小車的繩子上安裝力傳感器,直接測出小車受到的繩子拉力.
闂傚倸鍊搁崐鎼佸磹閹间礁纾归柟闂寸绾惧綊鏌熼梻瀵割槮缁炬儳缍婇弻锝夊箣閿濆憛鎾绘煕閵堝懎顏柡灞剧洴楠炴﹢鎳犻澶嬓滈梻浣规偠閸斿秶鎹㈤崘顔嘉﹂柛鏇ㄥ灠閸愨偓濡炪倖鍔﹀鈧紒顔煎缁辨挻鎷呴幓鎺嶅濠电姰鍨煎▔娑㈩敄閸曨厽宕查柛鈩冪⊕閻撳繘鏌涢锝囩畺闁革絾妞介弻娑㈡晲閸涱喛纭€缂備浇椴哥敮锟犲箖閳哄懏顥堟繛鎴炲笚閻庝即姊绘担鍛婃儓闁活剙銈稿畷浼村冀椤撶姴绁﹂梺纭呮彧缁犳垹绮诲☉銏♀拻闁割偆鍠撻埊鏇熴亜閺傚灝顏慨濠勭帛閹峰懘宕ㄦ繝鍌涙畼濠电儑绲藉ú锕€顪冩禒瀣櫜闁绘劖娼欑欢鐐烘煙闁箑鍔﹂柨鏇炲€归悡鏇㈡煛閸ャ儱濡奸柣蹇曞У娣囧﹪顢曢敐蹇氣偓鍧楁煛鐏炲墽娲撮柍銉畵楠炲鈹戦崶鈺€澹曠紓鍌氬€风粈渚€顢栭崨顖涘床闁圭増婢橀悡姗€鏌熸潏楣冩闁稿﹦鍏橀弻銈囧枈閸楃偛顫梺鍛婃煥閹诧紕鎹㈠☉姘e亾濞戞瑡缂氶柣顓滃€曢湁婵犲﹤绨肩花缁樸亜閺囶亞绋荤紒缁樼箓椤繈顢橀悢鍓蹭户闂傚倷鑳剁划顖涚仚闁诲繐绻戦悷鈺佺暦閹扮増鍊烽柣鎴炃氶幏娲煟鎼粹剝璐″┑顔炬暬婵℃挳宕橀埡鈧换鍡涙煟閹邦厽缍戞繛鎼枟椤ㄣ儵鎮欏顔煎壉濡炪倧濡囨晶妤呭箚閺冨牊鏅查柛銉╊棑鎼村﹪姊婚崒娆掑厡缂侇噮鍨跺畷婵嬫晝閸屾氨顦┑鐐叉閹稿摜绮堟径鎰厪闁割偅绻冮ˉ鎾趁瑰⿰鍕煁闁靛洤瀚伴獮妯兼崉閻╂帇鍨介弻娑樜熼搹瑙勬喖濡炪們鍔婇崕鐢稿箖濞嗘挸绠甸柟鐑樻尰椤斿嫰姊洪崜褏甯涢柣妤冨█瀵鈽夊Ο閿嬵潔闂佸憡顨堥崑鐐烘倶閸喓绠鹃悗鐢登归宀勬煕濞嗗繐鏆欐い顐㈢箻閹煎綊宕烽鐙呯床婵犳鍠楅〃鍛涘▎鎾村仼闁割偅娲橀埛鎴犵磽娴g櫢渚涙繛鍫熸閺屻劑寮撮妸銈夊仐闂佺粯渚楅崰娑氱不濞戞ǚ妲堟繛鍡樺灥婵悂鏌f惔锛勭暛闁稿骸宕灋鐎光偓閸曨偆顔嗗┑鐐叉▕娴滄繈鍩涢幋锔界厱婵炴垶锕崝鐔虹磼閻樿櫕宕岄柟顔筋殔椤繈鎮℃惔锛勭潉闂備浇妗ㄧ粈浣虹矓閻熼偊鍤曟い鏇楀亾鐎规洘甯掗オ浼村椽閸愵亜绨ラ梻鍌氬€风粈渚€骞栭銈嗗仏妞ゆ劧绠戠壕鍧楁煙閹澘袚闁稿鏅滅换娑橆啅椤旇崵鍑归梺缁樻尰缁嬫垿婀侀梺鎸庣箓閹冲繘骞夐幖浣告瀬闁割偅鎯婇弮鍫熷亹闂傚牊绋愮划璺衡攽閻愬弶鈻曢柛娆忓暣婵″瓨绗熼埀顒€顕f禒瀣垫晣闁绘劙娼ч獮鎰版⒒娴e憡鍟為柛鏃€鍨垮畷婵嗩吋婢跺鈧爼鏌涢鐘插姕闁稿﹦鏁婚幃宄扳枎韫囨搩浠剧紓浣插亾闁告劏鏂傛禍婊堟煏婵炲灝鍔甸棅顒夊墯椤ㄣ儵鎮欑拠褑鍚悗娈垮枙缁瑩銆佸鈧幃娆撴濞戞ḿ顔囬梻鍌氬€风粈渚€骞夐敓鐘茬闁硅揪绠戠粈澶愬箹濞n剙濡肩痪鎯х秺閺屻劑鎮ら崒娑橆伓

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

6.矩形線框在勻強磁場內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動過程中,線框輸出的交流電壓隨時間變化的圖象如圖所示,下列說法中正確的是(  )
A.1 s末線框平面垂直于磁場,通過線框的磁通量變化最快
B.2 s末線框平面垂直于磁場,通過線框的磁通量最大
C.交流電壓的最大值為36\sqrt{2}V,頻率為0.25Hz
D.交流電壓的最大值為36V,周期為4 s

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

13.材料中的“全長305km”、“時速250km/h”指的是( �。�
A.路程和平均速度B.位移和平均速度C.路程和瞬時速度D.位移和瞬時速度

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

10.甲、乙兩物體的質(zhì)量相等,速度之比2:1,則它們的動能之比是( �。�
A.1:4B.1:2C.4:1D.2:1

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

11.F1、F2是兩個互相垂直的共點力,其中F1=4N,F(xiàn)2=3N,這兩個力合力的大小為( �。�
A.2NB.3NC.5ND.15N

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同步練習(xí)冊答案
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