【題目】某實驗小組用如圖所示裝置“探究加速度與物體受力的關系”,已知重力加速度為g,打點計時器所接的交流電的頻率為50Hz,滑輪足夠光滑,力傳感器可測出輕繩中的拉力大小。實驗步驟如下:
①按圖所示,安裝好實驗器材,但不掛砝碼盤;
②墊高長木板右側,輕推小車后,使小車能沿長木板向下勻速運動;
③掛上砝碼盤,調節(jié)木板左側定滑輪,使牽引動滑輪的細線與木板平行;
④砝碼盤中放入砝碼,先通電,再放車,由打出的紙帶求出小車的加速度并記錄傳感器示數(shù);
⑤改變砝碼盤中砝碼的質量,重復步驟④,求得小車在不同合力作用下的加速度。
根據(jù)以上實驗過程,回答以下問題:
(1)對于上述實驗,下列說法正確的是_______。
A.必須要測出砝碼和砝碼盤的總質量
B.傳感器的示數(shù)等于小車受到的合力
C.小車向左加速時,砝碼處于失重狀態(tài)
D.砝碼和砝碼盤的總質量應遠小于小車的質量
(2)如圖(甲)是在實驗中得到的一條紙帶,相鄰計數(shù)點間還有四個計時點沒有畫出,如圖(乙)是以傳感器的示數(shù)F為橫坐標,加速度a為縱坐標,畫出的a-F圖象。
①小車的加速度大小為_______m/s2;打下計數(shù)點2時,小車的速度大小為_______m/s(結果保留兩位有效數(shù)字)。
②若實驗過程中,交流電的實際頻率比50Hz稍大一些,則①中計算所得的小車加速度應比小車的實際加速度_____(選填“大”或“小”)。
③分析(乙)圖時,該小組用量角器測得圖線與橫坐標的夾角為θ,通過計算式求得圖線的斜率為k,則小車的質量為_______
A. B. C. D.
(3)本實驗中,隨著砝碼質量的增加,測得的小車加速度也會增加,當砝碼和砝碼盤的質量遠大于小車的質量時,小車的加速度大小約為_______。
A.2g B.1.5g C.g D.0.5g
【答案】C 2.0 0.41 小 C D
【解析】
(1)[1]AD.小車受到的拉力,可以直接由力傳感器測出,所以不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質量遠小于小車的質量,故不需要測出砝碼和砝碼盤的總質量,故AD錯誤;
B.對小車受力分析,可知小車受到的合力等于力傳感器示數(shù)的兩倍,故B錯誤;
C.小車向左加速,則砝碼和砝碼盤向下加速,即重力大于輕繩的拉力,故砝碼等于失重狀態(tài),故C正確。
故選C.
(2)①[2]由于兩計數(shù)點間還有四個點沒有畫出,故相鄰計數(shù)點的時間間隔為T=0.1s,根據(jù):
代入數(shù)據(jù)得:
m/s2
[3] 依據(jù)中時刻的瞬時速度等于這段時間內的平均速度,則打計數(shù)點“2”時小車的速度大小為:
0.41m/s
②[4]若交流電的實際頻率大于50Hz,打點計時器打點的時間間隔小于0.02s,計數(shù)點間的時間間隔小于0.1s,計算加速度時所用時間t偏大,加速度的測量值小于真實值,即計算結果與實際值相比偏小;
③[5]對a-F圖來說,圖象的斜率表示小車質量的倒數(shù),對小車根據(jù)牛頓第二定律有:
變形得:
由題知該圖象的斜率為k,則有:
解得:
故C正確,ABD錯誤。
故選C。
(3)[6]設小車的加速度為a,則砝碼和砝碼盤向下加速為2a,對小車,根據(jù)牛頓第二定律有:
對砝碼和砝碼盤,根據(jù)牛頓第二定律有:
聯(lián)立解得:
由上可知,當砝碼和砝碼盤的質量遠大于小車的質量時,即,小車的加速度大小約為:
故D正確,ABC錯誤。
故選D。
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【題目】如圖甲所示是用來加速帶電粒子的回旋加速器的示意圖,其核心部分是兩個D形金屬盒.在加速帶電粒子時,兩金屬盒置于勻強磁場中,兩盒分別與高頻電源相連.帶電粒子在磁場中運動的動能Ek隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示,忽略帶電粒子在電場中的加速時間,則下列判斷正確的是 ( )
A.在Ek– t圖中應有t4– t3= t3– t2= t2– t1
B.高頻電源的變化周期應該等于tx– tx-1
C.粒子加速次數(shù)越多,粒子最大動能一定越大
D.要想粒子獲得的最大動能增大,可增加D形盒的半徑
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【題目】如圖所示,MN是一負點電荷產生的電場中的一條電場線。一個帶正電的粒子(不計重力)從a到b穿越這條電場線的軌跡如圖中虛線所示。下列結論正確的是 ( )
A.粒子從a到b過程中動能逐漸減小
B.粒子在a點的加速度小于在b點的加速度
C.粒子在a點時具有的電勢能小于在b點時具有的電勢能
D.負點電荷一定位于M點左側
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【題目】平行板電容器的一個極板與靜電計的金屬桿相連,另一個極板與靜電計金屬外殼相連,給電容器充電后,靜電計指針編轉一個角度,以下情況中,能使電靜電計指針偏角增大的有( 。
A.把兩板間的距離減小
B.把兩板的正對面積減小
C.在兩板間插入相對介電常數(shù)較大的電介質
D.增大電容器所帶電荷量
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【題目】D是一只理想二極管(a正極:電流只能從a流向b,而不能從b流向a)。平行板電容器A、B兩極板間有一電荷在P點處于靜止。以E表示兩極板間電場強度,U表示兩極板間電壓,Ep表示電荷在P點電勢能。若保持極板B不動,將極板A稍向上平移則( 。
A.E變小B.U變大C.Ep變小D.電荷仍保持靜止
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【題目】如圖所示,線段A為某電源的U-I圖線,線段B為某電阻R的U-I圖線,由上述電源和電阻組成閉合電路時,求:
(1)電源的輸出功率P出是多大?
(2)電源內部損耗的電功率P內是多少?
(3)電源的效率是多大?
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【題目】“電磁炮”是利用電磁力對彈體加速的新型武器,具有速度快、效率高等優(yōu)點。如圖是“電磁炮”的原理結構示意圖。光滑水平加速導軌電阻不計,軌道寬為L=0.2 m;在導軌間有豎直向上的勻強磁場,磁感應強度B=1×102T;“電磁炮”彈體總質量m=0.2 kg,其中彈體在軌道間的電阻R=0.4Ω;可控電源的內阻r=0.6 Ω,電源的電壓能自行調節(jié),以保證“電磁炮”勻加速發(fā)射;在某次試驗發(fā)射時,電源為加速彈體提供的電流是I=4×103 A,不計空氣阻力。求:
(1)彈體所受安培力大。
(2)彈體從靜止加速到4 km/s,軌道至少要多長?
(3)彈體從靜止加速到4 km/s過程中,該系統(tǒng)消耗的總能量。
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【題目】電磁感應現(xiàn)象在科技和生活中有著廣泛的應用,下列說法正確的是( 。
A.圖(a)中利用了發(fā)射線圈和接收線圈之間的互感現(xiàn)象構成變壓器,從而實現(xiàn)手機充電
B.圖(b)中給電磁爐接通恒定電流,可以在鍋底產生渦流,給鍋中食物加熱
C.圖(c)中如果線圈B不閉合,S斷開將不會產生延時效果
D.圖(d)中給電子感應加速器通以恒定電流時,被加速的電子獲得恒定的加速度
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【題目】一只足球以10m/s的速度水平向西飛向一足球運動員,運動員用腳踢球,使足球以15m/s反向飛回,已知腳與球接觸時間為0.5s,這個踢球的過程中足球的加速度為( )
A.10m/s2方向水平向西B.10m/s2方向水平向東
C.50m/s2方向水平向西D.50m/s2方向水平向東
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