科目: 來源: 題型:
某同學利用打點計時器、質(zhì)量為m的滑塊、可調(diào)節(jié)高度的斜面、直尺等儀器進行“探究動能定理”的實驗,如圖所示,他首先將打點計時器固定在斜面的上端,并將滑塊與紙帶相連,讓紙帶穿過打點計時器,接通低壓交流電源(已知其頻率為f)后釋放滑塊,打點計時器在紙帶上打下一系列計數(shù)點.
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回答下列問題:(用已知字母表示)
(1)寫出影響滑塊動能變化的主要因素 .
(2)該實驗探究中為了求合力,應先求出滑塊與斜面的動摩擦因數(shù).該同學通過多次調(diào)節(jié)斜面的高度,得到一條打點間距均勻的紙帶,此時相對應的斜面長為L、斜面高為h.由此可求出滑塊與斜面的動摩擦因數(shù)為μ= .
(3)保持斜面長度不變,升高斜面高度到H(H>h),該同學在實驗中得到一條打點清晰的紙帶,如圖所示,用直尺測出x1、x2、x3,對A、B兩點研究:此時滑塊在A、B兩點的速度大小為:vA= ,vB= .
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(4)如果該同學在記錄數(shù)據(jù)時各物理量的單位分別是:L、H、x1、x2、x3單位為cm,質(zhì)量m單位是kg,頻率f單位為Hz,重力加速度g單位為m/s2,對AB段進行研究,在實驗允許的誤差范圍內(nèi),該同學根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)直接計算合力對滑塊所做的功為W,滑塊動能的改變量為ΔEk,結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩者的差別很大,請分析其原因.寫出該同學計算出的數(shù)值W與ΔEk之間正確關(guān)系的表達式 .
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某同學設計了如圖所示的裝置“探究動能定理”:在高出地面h的水平桌面上固定一“L”形擋板,一條輕彈簧的一端連在擋板的豎直部分,另一端連一質(zhì)量不計的薄片,薄片右側(cè)放一質(zhì)量為m的小球.彈簧處于自由長度時,小球剛好停留在桌面邊緣.用手向左推小球,直到被擋板的水平部分擋住(彈簧不超過彈性限度).迅速放手,小球被水平彈出后落在地面上,用米尺量出落地點距桌邊的水平距離為x1.(小球的質(zhì)量m和桌面的高度h為已知量)
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(1)小球在桌面上運動過程中,動能的變化可表示為ΔEk= .
(2)再取一條完全相同的彈簧與上一次的彈簧并放在一起,重新將小球推回擋板處,再突然放手.小球的落地點距桌邊的水平距離為x2,以此類推,放入3條、4條、5條…相同的彈簧,測量出每次小球的落地點離桌邊的水平距離分別為x3、x4、x5….若忽略摩擦力影響,則在誤差允許范圍內(nèi),只要滿足x1∶x2∶x3∶x4∶x5= ,就說明外力對物體做的功與物體動能的變化成正比.
(3)以下哪些措施可以減小本實驗的誤差 .
a.選用盡可能光滑的桌面
b.選用質(zhì)量較大的球
c.選用勁度系數(shù)較大的彈簧
d.減小桌面的高度
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了驗證動能定理,某學習小組在實驗室組裝了如圖所示的裝置,備有下列器材: 打點計時器所用的學生電源、導線、復寫紙、天平、細沙.他們稱量滑塊的 質(zhì)量為M、 沙和小桶的總質(zhì)量為m.當滑塊連接上紙帶,讓細線跨過滑輪并懸掛空的小桶時,滑塊處于靜止狀態(tài).要完成該實驗,請回答下列問題:
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(1)要完成本實驗,還缺少的實驗器材是 .
(2)實驗時為保證滑塊受到的拉力與沙、小桶的總重力大小基本相等,沙和小桶的總質(zhì)量應滿足的實驗條件是 ,實驗時為保證細線拉力等于滑塊所受的外力,首先要做的步驟是 .
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(3)在滿足(2)問的條件下,讓小桶帶動滑塊加速運動,如圖所示為打點計時器所打的紙帶的一部分,圖中A、B、C、D、E是按時間先后順序確定的計數(shù)點,相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T,相鄰計數(shù)點間的距離標注在圖上,當?shù)刂亓铀俣葹間,則在B、D兩點間對滑塊用實驗驗證動能定理表達式為 .(用題中所給的表示數(shù)據(jù)的字母
表示)
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為了探究恒力作用時的動能定理,某同學做了如下實驗,他讓滑塊在某一水平面上滑行,利用速度采集器獲取其初速度v,并測量出不同初速度的最大滑行距離x,得到下表所示幾組數(shù)據(jù):
| 數(shù)據(jù)組 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| v/(m·s-1) | 0 | 0.16 | 0.19 | 0.24 | 0.30 | 0.49 |
| x/m | 0 | 0.045 | 0.075 | 0.111 | 0.163 | 0.442 |
(1)一同學根據(jù)表中數(shù)據(jù),作出x
v圖像如圖(甲)所示.觀察該圖像,該同學作出如下推理:根據(jù)x
v圖像大致是一條拋物線,可以猜想,x可能與v2成正比.請在圖(乙)所示坐標紙上選擇適當?shù)淖鴺溯S作出圖線驗證該同學的猜想.
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(2)根據(jù)你所作的圖像,你認為滑塊滑行的最大距離x與滑塊初速度平方v2的關(guān)系是 .
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某同學為探究“恒力做功與物體動能改變的關(guān)系”,設計了如下實驗,他的操作步驟是:
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a.連接好實驗裝置如圖所示.
b.將質(zhì)量為200 g的小車拉到打點計時器附近,并按住小車.
c.在質(zhì)量為10 g、30 g、50 g的三種鉤碼中,他挑選了一個質(zhì)量為50 g的鉤碼掛在拉線的掛鉤P上.
d.釋放小車,打開打點計時器的電源,打出一條紙帶.
(1)在多次重復實驗得到的紙帶中取出自認為滿意的一條.經(jīng)測量、計算,得到如下數(shù)據(jù):
①第一個點到第N個點的距離為40.0 cm.
②打下第N點時小車的速度大小為1.00 m/s.該同學將鉤碼的重力當作小車所受的拉力,拉力對小車做的功為 J,小車動能的增量為 J.
(2)此次實驗探究結(jié)果,他沒能得到“恒力對物體做的功等于物體動能的增量”,且誤差很大,顯然,在實驗探究過程中忽視了各種產(chǎn)生誤差的因素.請你根據(jù)該同學的實驗裝置和操作過程幫助分析一下,造成較大誤差的主要原因有:
.(至少寫出兩條原因)
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在“探究恒力做功與動能改變的關(guān)系”實驗中(裝置如圖(甲)):
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(1)下列說法哪一項是正確的 .(填選項前字母)
A.平衡摩擦力時必須將鉤碼通過細線掛在小車上
B.為減小系統(tǒng)誤差,應使鉤碼質(zhì)量遠大于小車質(zhì)量
C.實驗時,應使小車靠近打點計時器由靜止釋放
(2)圖(乙)是實驗中獲得的一條紙帶的一部分,選取O、A、B、C計數(shù)點,已知打點計時器使用的交流電頻率為50 Hz.則打B點時小車的瞬時速度大小為 m/s(保留三位有效數(shù)字).
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用如圖所示的裝置做“探究動能定理”的實驗時,下列說法正確的是 .(填字母代號)
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A.為了平衡摩擦力,實驗中可以將長木板的左端適當墊高,使小車拉著穿過打點計時器的紙帶自由下滑時能保持勻速運動
B.可以通過改變橡皮筋的條數(shù)來改變拉力做功的數(shù)值
C.每次實驗中橡皮筋的規(guī)格要相同,拉伸的長度要一樣
D.可以通過改變小車的質(zhì)量來改變拉力做功的數(shù)值
E.實驗中要先釋放小車再接通打點計時器的電源
F.通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的最大速度
G.通過打點計時器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的平均速度
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節(jié)能混合動力車是一種可以利用汽油及所儲存電能作為動力來源的汽車.有一質(zhì)量m=1 000 kg的混合動力轎車,在平直公路上以v1=90 km/h勻速行駛,發(fā)動機的輸出功率為P=50 kW.當駕駛員看到前方有80 km/h的限速標志時,保持發(fā)動機功率不變,立即啟動利用電磁阻尼帶動的發(fā)電機工作給電池充電,使轎車做減速運動,運動L=72 m后,速度變?yōu)関2=72 km/h.此過程中發(fā)動機功率的
用于轎車的牽引,
用于供給發(fā)電機工作,發(fā)動機輸送給發(fā)電機的能量最后有50%轉(zhuǎn)化為電池的電能.假設轎車在上述運動過程中所受阻力保持不變.求:
(1)轎車以90 km/h在平直公路上勻速行駛時,所受阻力f的大小;
(2)轎車從90 km/h減速到72 km/h過程中,獲得的電能E電;
(3)轎車僅用其在上述減速過程中獲得的電能E電維持72 km/h勻速運動的距離L′.
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如圖所示,水平軌道上輕彈簧左端固定,彈簧處于自然狀態(tài)時,其右端位于P點.現(xiàn)用一質(zhì)量m=0.1 kg的小物塊(可視為質(zhì)點)將彈簧壓縮后釋放,物塊經(jīng)過P點時的速度v0=18 m/s,經(jīng)過水平軌道右端Q點后恰好沿半圓軌道的切線進入豎直固定的光滑圓軌道,最后物塊經(jīng)軌道最低點A拋出后落到B點.若物塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)μ=0.15,R=1 m,P到Q的長度l=1 m,A到B的豎直高度h=1.25 m,取g=10 m/s2.
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(1)求物塊到達Q點時的速度大小(保留根號);
(2)判斷物塊經(jīng)過Q點后能否沿圓周軌道運動;
(3)求物塊水平拋出的位移大小.
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如圖所示,水平桌面上的輕質(zhì)彈簧一端固定,另一端與小物塊相連.彈簧處于自然長度時物塊位于O點(圖中未標出).物塊的質(zhì)量為m,AB=a,物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為μ.現(xiàn)用水平向右的力將物塊從O點拉至A點,拉力做的功為W.撤去拉力后物塊由靜止向左運動,經(jīng)O點到達B點時速度為零.重力加速度為g.則上述過程中( )
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A.物塊在A點時,彈簧的彈性勢能等于W-
μmga
B.物塊在B點時,彈簧的彈性勢能小于W-
μmga
C.經(jīng)O點時,物塊的動能小于W-μmga
D.物塊動能最大時彈簧的彈性勢能小于物塊在B點時彈簧的彈性勢能
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