17.用如圖1所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律.實驗所用的電源為學(xué)生電源,輸出電壓為6V的交流電和直流電兩種.重錘從高處由靜止開始下落,重錘上拖著的紙帶打出一系列的點,對紙帶上的點痕進(jìn)行測量,即驗證機械能守恒定律.
①下面列舉了該實驗的幾個操作步驟:
A.按照圖示的裝置安裝器件;
B.將打點計時器接到電源的“直流輸出”上;
C.用天平測出重錘的質(zhì)量;
D.釋放懸掛紙帶的夾子,同時接通電源開關(guān)打出一條紙帶;
E.測量紙帶上某些點間的距離;
F.根據(jù)測量的結(jié)果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能.
其中沒有必要進(jìn)行的或者操作不當(dāng)?shù)牟襟E是BCD(將其選項對應(yīng)的字母填在橫線處)
②利用這個裝置也可以測量重錘下落的加速度a的數(shù)值.如圖2所示,根據(jù)打出的紙帶,選取紙帶上的連續(xù)的五個點A、B、C、D、E,測出A距起始點O的距離為s0,點AC間的距離為s1,點CE間的距離為s2,使用交流電的頻率為f,根據(jù)這些條件計算重錘下落的加速度a=$\frac{{s}_{2}-{s}_{1}}{4}{f}^{2}$.

③在上述驗證機械能守恒定律的實驗中發(fā)現(xiàn),重錘減小的重力勢能總是大于重錘動能的增加,其原因主要是因為在重錘下落的過程中存在阻力作用,可以通過該實驗裝置測阻力的大小.若已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣裙J(rèn)的較準(zhǔn)確的值為g,還需要測量的物理量是重錘的質(zhì)量m.試用這些物理量和圖2紙帶上的數(shù)據(jù)符號表示出重錘在下落的過程中受到的平均阻力大小F=m(g-$\frac{{s}_{2}-{s}_{1}}{4}{f}^{2}$).

分析 解決實驗問題首先要掌握該實驗原理,了解實驗的儀器、操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項,只有這樣才能明確每步操作的具體含義.
利用勻變速直線運動的推理△x=aT2可以求出重錘下落的加速度大。鶕(jù)牛頓第二定律有:mg-f=ma,因此只有知道重錘的質(zhì)量m,即可求出阻力大。

解答 解:①A、按照圖示的裝置安裝器件,故A正確;
B、將打點計時器應(yīng)該接到電源的“交流輸出”上,故B錯誤,不是操作不當(dāng).
C、因為我們是比較mgh、$\frac{1}{2}$mv2的大小關(guān)系,故m可約去比較,不需要用天平.故C沒有必要.
D、應(yīng)先給打點計時器通電打點,然后再釋放重錘,讓它帶著紙帶一同落下,如果先放開紙帶讓重物下落,再接通打點計時時器的電源,由于重物運動較快,不利于數(shù)據(jù)的采集和處理,會對實驗產(chǎn)生較大的誤差,故D操作不當(dāng).
沒有必要進(jìn)行的或者操作不當(dāng)?shù)牟襟E是:BCD;
②利用勻變速直線運動的推論有:△x=at2
a=$\frac{△x}{{T}^{2}}$=$\frac{{s}_{2}-{s}_{1}}{4{T}^{2}}$=$\frac{{s}_{2}-{s}_{1}}{4}{f}^{2}$
③根據(jù)牛頓第二定律有:mg-f=ma,因此只有知道重錘的質(zhì)量m,即可求出阻力大小.
f=mg-ma=m(g-$\frac{{s}_{2}-{s}_{1}}{4}{f}^{2}$).
故答案為:①BCD;②$\frac{{s}_{2}-{s}_{1}}{4}{f}^{2}$;③重錘的質(zhì)量m,m(g-$\frac{{s}_{2}-{s}_{1}}{4}{f}^{2}$).

點評 紙帶問題的處理是力學(xué)實驗中常見的問題.我們可以紙帶法實驗中,若紙帶勻變速直線運動,測得紙帶上的點間距,利用勻變速直線運動的推論,可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度,求出速度和加速度是解答這類問題的關(guān)鍵.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

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18.如圖所示F1、F2為有一定夾角的兩個力,L為過0點的一條直線,當(dāng)L 取什么方向時,F(xiàn)1、F2分力之和為最。ā 。
A.垂直于F1、F2中較大力的方向B.F1、F2中較大力的方向
C.沿垂直于F1、F2的合力方向D.沿F1、F2的合力方向

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

8.真空中的某裝置如圖所示,現(xiàn)有質(zhì)子、氚核和α粒子部從O點靜止釋放,經(jīng)過相同加速電場和偏轉(zhuǎn)電場,射出后都打在同一個與OO′垂直的熒光屏上,使熒光屏上出現(xiàn)亮點(已知質(zhì)子、氚核和α粒子質(zhì)量之比為1:3:4,電量之比為1:1:2,重力都不計),則在熒光屏上將出現(xiàn)1個亮點,偏轉(zhuǎn)電場的電場力對三種粒子做功之比為1:1:2.

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5.空間一條直線上分布著ABC三個點,其中BC=2AB,B點固定著一電荷量為Q的點電荷.當(dāng)A點放上一個電荷量為+q的點電荷時,它所受到的電場力大小為F,方向向左;現(xiàn)移去A處電荷,在C點放上一個電荷量為-2q的點電荷,那么C點的電荷受到電場力為( 。
A.-$\frac{F}{2}$B.$\frac{F}{2}$C.-FD.F

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12.在如圖所示的電路中,電源電動勢為6V,電阻為2Ω,定值電阻R的阻值為10Ω,電動機M的線圈阻值為2Ω,理想電壓表的示數(shù)為3V,由此可知( 。
A.通過電動機的電流為1.5A
B.電動機消耗的功率為4.5W
C.電動機線圈在1分鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱量為7.5J
D.電動機輸出的功率為0.75W

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

2.如圖甲所示,在坐標(biāo)系xOy平面內(nèi),y軸的左側(cè),有一個速度選擇器,其中的電場強度為E,磁感應(yīng)強度為B0,粒子源不斷地釋放出沿x軸正方向運動,質(zhì)量均為m、電量均為+q、速度大小不同的粒子,在y軸的右側(cè)有一勻強磁場、磁感應(yīng)強度大小恒為B,方向垂直于xOy平面,且隨時間做周期性變化(不計其產(chǎn)生的電場對粒子的影響),規(guī)定垂直xOy平面向里的磁場方向為正,如圖乙所示,在離y軸足夠遠(yuǎn)的地方有一個與y軸平行的熒光屏,假設(shè)帶電粒子在y軸右側(cè)運動的時間達(dá)到磁場的一個變化周期之后,失去電量變成中性粒子(粒子的重力可以忽略不計).

(1)從O點射入周期性變化磁場的粒子速度多大;
(2)如果磁場的變化周期恒定為T=$\frac{πm}{Bq}$,要使不同時刻從原點O進(jìn)入變化磁場的粒子運動時間等于磁場的一個變化周期,則熒光屏離開y軸的距離至少多大;
(3)如果磁場的變化周期T可以改變,試求從t=0時刻經(jīng)過原點O的粒子打在熒光屏上的位置離x軸的距離與磁場變化周期T的關(guān)系.

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

9.如圖所示是一寬度為D=8cm的同時存在相互垂直的勻強電場和磁場的區(qū)域,一束帶電粒子(不計重力)以速度v0射入時恰好不改變運動方向.若粒子射入時只有電場,可測得粒子束穿過電場時豎直方向上偏移h=3.2cm;若粒子射入時只有磁場,則離開磁場時偏離原方向的距離為多大?

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

6.某同學(xué)要測量額定電壓為3V的某圓柱體電阻R的電阻率ρ.

(1)用游標(biāo)卡尺和螺旋測微器分別測量其長度和直徑,如圖1所示,則其長度L=70.15mm,直徑d=4.600mm.
(2)該同學(xué)先用如圖2所示的指針式多用電表粗測其電阻.他將紅黑表筆分別插入“+”、“-”插孔中,將選擇開關(guān)置于“×l”檔位置,然后將紅、黑表筆短接調(diào)零,此后測阻值時發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度較小,如圖2甲所示.試問:
①為減小讀數(shù)誤差,該同學(xué)應(yīng)將選擇開關(guān)置于“×l0”檔位置.
②再將紅、黑表筆短接,此時發(fā)現(xiàn)指針并未指到右邊的“0Ω”處,如圖2乙所示,那么他該調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕直至指針指在“0Ω”處再繼續(xù)實驗,結(jié)果看到指針指在如圖2丙所示位置.

③現(xiàn)要進(jìn)一步精確測量其阻值,實驗室提供了下列可選用的器材:
A.靈敏電流計G(量程200μA,內(nèi)阻300Ω)     
 B.電流表A(量程3A,內(nèi)阻約0.3Ω)
C.電壓表V1(量程3V,內(nèi)阻約3kΩ)             
D.電壓表V2量程l5V,內(nèi)阻約5kΩ)
E.滑動變阻器R1(最大阻值為10Ω)             
F.最大阻值為99.99Ω的電阻箱R2
以及電源E(電動勢4V,內(nèi)阻可忽略)、電鍵、導(dǎo)線若干
為了提高測量精確度并且使電阻R兩端電壓調(diào)節(jié)范圍盡可能大,除電源、電鍵、導(dǎo)線以外還應(yīng)選擇的最恰當(dāng)器材(只需填器材前面的字母)有A、C、E、F.請在圖3的方框中畫出你設(shè)計的電路圖.

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

7.一列火車起動后做勻加速直線運動,從站臺駛出,一人站在第1節(jié)車廂前端進(jìn)行觀測,第1節(jié)車廂經(jīng)過他身旁的時間為6s,全部車廂經(jīng)過他身旁共歷時24s,每節(jié)車廂長度相等且連續(xù)處長度不計,求:
(1)這列火車共有多少節(jié)車廂.
(2)這過程中最后六秒內(nèi)有多少節(jié)車廂通過他身旁.
(3)最后一節(jié)車廂通過他身旁的時間.
(4)第五節(jié)至第十六節(jié)車廂通過他的時間.

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同步練習(xí)冊答案