3.現(xiàn)要用如圖所示的實驗裝置探究“動能定理”:一傾角θ可調(diào)的斜面上安裝有兩個光電門,其中光電門乙固定在斜面上,光電門甲的位置可移動.不可伸長的細線一端固定在帶有遮光片(寬度為d)的滑塊上,另一端通過光滑定滑輪與重物相連,細線與斜面平行(通過滑輪調(diào)節(jié)).當滑塊沿斜面下滑時,與光電門相連的計時器可以顯示遮光片擋光的時間t,從而可測出滑塊通過光電門時的瞬時速度v.改變光電門甲的位置,重復實驗,比較外力所做的功W與系統(tǒng)動能的增量△Ek的關(guān)系,即可達到實驗?zāi)康模?br />主要實驗步驟如下:
(1)調(diào)節(jié)斜面的傾角θ,用以平衡滑塊的摩擦力.將帶有遮光片的滑塊置于斜面上,輕推滑塊,使之運動.可以通過遮光片經(jīng)過兩光電門的時間是否相等判斷滑塊是否正好做勻速運動;
(2)按設(shè)計的方法安裝好實驗器材.將滑塊從遠離光電門甲的上端由靜止釋放,滑塊通過光電門甲、乙時,遮光片擋光的時間分別t1和t2,則滑塊通過甲、乙兩光電門時的瞬時速度分別為$\fraczjmh4zr{{t}_{1}}$和$\fract4p6aeq{{t}_{2}}$;
(3)用天平測出滑塊(含遮光片)的質(zhì)量M及重物的質(zhì)量m,用米尺測出兩光電門間的距離s,比較mgs和$\frac{1}{2}$(M+m)($\fraco8inmsd{{t}_{2}}$)2-$\frac{1}{2}$(M+m)($\fraclhjfwr7{{t}_{1}}$)2,的大小,在誤差允許的范圍內(nèi),若兩者相等,可得出合力對物體所做的功等于物體動能的變化量.

分析 (1)恰好平衡摩擦力滑塊勻速運動時遮光片經(jīng)過光電門的時間相等.
(2)已知時間與遮光片的寬度應(yīng)用速度公式可以求出遮光片經(jīng)過光電門時的平均速度,把該平均速度作為滑塊的速度.
(3)應(yīng)用功的計算公式與動能的 計算公式分析答題.

解答 解:(1)滑塊勻速運動時,遮光片經(jīng)過兩光電門的時間相等;
(2)遮光片寬度d很小,可認為其平均速度與滑塊通過該位置時的瞬時速度相等,故滑塊通過甲、乙兩光電門時的瞬時速度分別為:v1=$\fracpk8cyp9{{t}_{1}}$、v2=$\fracz6ox8c9{{t}_{2}}$;
(3)比較外力做功W=mgs及系統(tǒng)動能的增量△EK=$\frac{1}{2}$(M+m)v22-$\frac{1}{2}$(M+m)v12=$\frac{1}{2}$(M+m)($\fracwwcdfql{{t}_{2}}$)2-$\frac{1}{2}$(M+m)($\fracezu5ybr{{t}_{1}}$)2,是否相等,即可探究“動能定理”.
故答案為:(1)遮光片經(jīng)過兩光電門的時間是否相等;(2)$\fractojitdi{{t}_{1}}$;$\frac7whtje0{{t}_{2}}$;(3)mgs;$\frac{1}{2}$(M+m)($\fraclff0viz{{t}_{2}}$)2-$\frac{1}{2}$(M+m)($\fracbb8pl2z{{t}_{1}}$)2

點評 本題考查了實驗操作與實驗數(shù)據(jù)處理,遮光片的寬度很小,可以用遮光片經(jīng)過光電門時的平均速度作為滑塊的瞬時速度,遮光片越窄,平均速度越接近瞬時速度.

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

13.某同學通過實驗探究動能定理,裝置如圖所示.
在一傾斜的氣勢導軌固定在水平面上,已測得導軌總長為L,斜面高h,氣勢導軌A、B兩點各有一個光電門,一帶條形遮光片的滑塊,已知其質(zhì)量為M,用一根細繩跨過光滑定滑輪,將滑塊與質(zhì)量為m的鉤碼相連;現(xiàn)測得遮光條的寬度為d,A點到B點的距離為s,可以認為遮光片通過光電門的平均速度看作通過該位置的瞬時速度,待鉤碼靜止時,將滑塊由靜止從斜面頂端釋放,滑塊通過光電門A的時間為t1,通過光電門B的時間為t2.用g表示重力加速度.
(1)則在滑塊下滑過程中,滑塊在A點的動能為EK1=$\frac{1}{2}M(\fracbwfb9qc{{t}_{1}^{\;}})_{\;}^{2}$,在B點的動能為EK2=$\frac{1}{2}M(\fracn01yyup{{t}_{2}^{\;}})_{\;}^{2}$.(用題中字母表示)
(2)當實驗中滿足條件M>>m時,可以認為滑塊受的合理為$mg+Mg\frac{h}{L}$,則滑塊從A運動到B的過程中,合力對滑塊做的功為W=$(m+M\frac{h}{L})gs$.(用題中字母表示)
(3)如果試驗中$(m+M\frac{h}{L})gs$=$\frac{1}{2}M(\fraczf8yjuk{{t}_{2}^{\;}})_{\;}^{2}-\frac{1}{2}M(\fracv2krhbx{{t}_{1}^{\;}})_{\;}^{2}$,則驗證了動能定理.(用題中字母表示)

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

14.如圖1所示是某同學做“探究功與速度變化的關(guān)系”的實驗裝置圖,圖中是小車在一條橡皮筋作用下彈出,沿木板滑行的情形.這時,橡皮筋對小車做的功記為W.當把2條、3條…完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次…實驗時,每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放.小車每次實驗中獲得的速度由打點計時器所打點的紙帶測出.
(1)實驗中,小車會受到摩擦阻力的作用,可以在不加橡皮筋時,使木板適當傾斜來平衡摩擦阻力.下面操作正確的是D.
A.放開小車,能夠自由下滑即可
B.放開小車,能夠勻速下滑即可
C.放開拖著紙帶的小車,能夠自由下滑即可
D.放開拖著紙帶的小車,輕推一下能夠勻速下滑即可
(2)關(guān)于本實驗的操作,下列敘述正確的是CD.
A.每次實驗必須設(shè)法算出橡皮筋對小車做功的具體數(shù)值
B.每次實驗中,橡皮筋拉伸的長度沒有必要保持一致
C.實驗時,應(yīng)使小車靠近打點計時器并由靜止釋放
D.先接通打點計時器電源,再讓小車在橡皮筋的作用下彈出
(3)在正確操作的情況下,打在紙帶上的點并不都是均勻的.如圖2為第三次實驗中通過打點計時器獲得的紙帶,其中每兩個計數(shù)點間還有一個點未標出.已知打點計時器使用的交流電周期為0.02s.為了測量小車獲得的速度,應(yīng)選圖2中的CD段(填AB或CD)來計算小車的速度v0

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

11.空氣中的顆粒物對人體健康有重要影響.有人利用除塵器對空氣除塵,除塵器主要由過濾器、離子發(fā)生器(使顆粒物帶電)、集塵器組成.如圖所示為集塵器的截面 圖,間距為d的上、下兩板與直流電源相連,CD為勻強磁場的左邊界,磁場的方向垂直紙面向里.質(zhì)量均為m、帶相等電荷量分布均勻的顆粒物,以水平速度v0進入集塵器,調(diào)節(jié)電源電壓至U,顆粒物在電場區(qū)域恰能沿水平向右做勻速直線運動,再進入電場、磁場共存區(qū)域后顆粒物偏轉(zhuǎn)碰到下板后其電量消失,同時被收集,設(shè)重力加速度為g,不計顆粒物之間的相互作用.
(1)判斷顆粒物所帶電荷的種類,并求其電荷量q;
(2)從C點靠近上板下表面的顆粒物進人電場、磁場共存區(qū)域后,最終垂直打在下板的M點.求磁感應(yīng)強度B1的大小;
 (3)若收集點塒向左移動至N點(圖中未標出),且滿足∠DCN=30°,調(diào)整磁感應(yīng)強度的大小至B,可以使從C點靠近上板下表面的顆粒物,匯集于N點,再改變磁場區(qū)域形狀大小,可以使所有顆粒物都能匯集于N點便于收集,假設(shè)C點是該區(qū)域勻強磁場邊界上的點,求此區(qū)域磁感應(yīng)強度B2的大小和勻強磁場區(qū)域的最小面積S.

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

18.現(xiàn)要用如圖所示的實驗裝置探究“動能定理”:一傾角θ可調(diào)的斜面上安裝有兩個光電門,其中光電門乙固定在斜面上,光電門甲的位置可移動.不可伸長的細線一端固定在帶有遮光片(寬度為d)的滑塊上,另一端通過光滑定滑輪與重物相連,細線與斜面平行(通過滑輪調(diào)節(jié)).當滑塊沿斜面下滑時,與光電門相連的計時器可以顯示遮光片擋光的時間t,從而可測出滑塊通過光電門時的瞬時速度v.改變光電門甲的位置,重復實驗,比較外力所做的功W與系統(tǒng)動能的增量△Ek的關(guān)系,即可達到實驗?zāi)康模?br />主要實驗步驟如下:
(1)調(diào)節(jié)斜面的傾角θ,用以平衡滑塊的摩擦力.將帶有遮光片的滑塊置于斜面上,輕推滑塊,使之運動.可以通過遮光片經(jīng)過兩光電門的時間是否相等判斷滑塊是否正好做勻速運動;
(2)按設(shè)計的方法安裝好實驗器材.將滑塊從遠離光電門甲的上端由靜止釋放,滑塊通過光電門甲、乙時,遮光片擋光的時間分別t1和t2,則滑塊通過甲、乙兩光電門時的瞬時速度分別為$\fraccddzal7{{t}_{1}}$和$\fracddoeuzp{{t}_{2}}$;
(3)用天平測出滑塊(含遮光片)的質(zhì)量M及重物的質(zhì)量m,用米尺測出兩光電門間的距離x,比較mgx和$\frac{1}{2}$(M+m)($\fracmceplbh{{t}_{2}}$)2-$\frac{1}{2}$(M+m)($\fracx6d7tuv{{t}_{1}}$)2的大小,在誤差允許的范圍內(nèi),若兩者相等,可得出合力對物體所做的功等于物體動能的變化量.

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

8.某學習小組探究”合力做功和物體速度變化的關(guān)系“的實驗如圖1所示,圖1中小車是在一條橡皮筋作用下彈出,沿木板滑行,這時,橡皮筋對小車做的功記為W,當用2條、3條…,n條完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次…實驗時,使每次實驗中橡皮筋伸長的長度都保持一致(與第1次實驗時彈簧伸長的長度相同).每次實驗中小車獲得的速度由打點計時器所打的紙帶測出:

(1)除了圖1中已有的實驗器材外,還需要導線、開關(guān)、刻度尺和交流電源(填“交流”或“直流”).
(2)在正確操作情況下,打在紙帶上的點,并不都是均勻的,如圖2所示,為了測量小車獲得的速度,應(yīng)選用紙帶的GK 部分進行測量.打點間隔為0.02s,則小車的最大速度v=0.66 m/s。ūA魞晌挥行(shù)字).

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

15.如圖所示,一個帶正電、電荷量為q、質(zhì)量為m的小球,以大小為v0的豎直向上的初速度,從平行板電容器的兩板正中央O點進入場強為E的勻強電場中,恰好垂直打在M板的N點,已知OM=MN,則小球到達N點的速率和兩板間的電勢差為多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

12.如圖甲所示,光滑的水平地面上放有一質(zhì)量為M、長為L=4.0m的木板.從t=0時刻開始,質(zhì)量為m=1.0kg的物塊以初速度v0=6m/s從左側(cè)滑上木板,同時在木板上施以水平向右的恒力F=7.0N.已知開始運動后第1s內(nèi)兩物體的圖線如圖乙所示,物塊可視為質(zhì)點.g=10m/s2.求:
(1)物塊與木板間的動摩擦因數(shù);
(2)木板的質(zhì)量M;
(3)t=2s時,物體離木板左端的距離.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

13.在交通事故的分析中,剎車線的長度是很重要的依據(jù),剎車線是汽車剎車后,停止轉(zhuǎn)動的輪胎在地面上發(fā)生滑動時留下的滑動痕跡.在某次交通事故中,汽車的剎車線長度是14m,假設(shè)汽車輪胎與地面間的動摩擦因數(shù)恒為0.7,g取10m/s2,則汽車剎車前的速度大小為( 。
A.7 m/sB.10 m/sC.14 m/sD.20 m/s

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同步練習冊答案