题目内容
20.如图所示是某同学探究动能定理的实验装置.已知重力加速度为g,不计滑轮摩擦阻力,该同学的实验步骤如下:a.将长木板倾斜放置,小车放在长木板上,长木板旁放置两个光电门A和B,砂桶通过滑轮与小车相连.
b.调整长木板倾角,使得小车恰好能在细绳的拉力作用下匀速下滑,测得砂和砂桶的总质量为m.
c.某时刻剪断细绳,小车由静止开始加速运动.
d.测得挡光片通过光电门A的时间为△t1,通过光电门B的时间为△t2,挡光片宽度为d,小车质量为M,两个光电门A和B之间的距离为L.
e.依据以上数据探究动能定理.
(1)根据以上步骤,你认为以下关于实验过程的表述正确的是AC.
A.实验时,先接通光电门,后剪断细绳
B.实验时,小车加速运动的合外力为F=Mg
C.实验过程不需要测出斜面的倾角
D.实验时,应满足砂和砂桶的总质量m远小于小车质量M
(2)小车经过光电门A、B的瞬时速度为vA=$\frac{d}{{△{t_1}}}$、vB=$\frac{d}{{△{t_2}}}$.如果关系式$mgL=\frac{1}{2}M{(\frac{d}{{△{t_2}}})^2}-\frac{1}{2}M{(\frac{d}{{△{t_1}}})^2}$在误差允许范围内成立,就验证了动能定理.
分析 实验操作时应先接通光电门后释放滑块,小车加速运动的合外力为F=mg,倾斜木板的目的是平衡摩擦力,不需要测出斜面的倾角,根据实验原理可知无需考虑砂和砂桶的总质量m远是否小于小车质量M.
本实验中由于遮光条通过光电门的时间极短,因此可以利用平均速度来代替其瞬时速度大小;小车从A到B的过程中,其合力做功mgL,系统动能的增加,增量为:$△{E}_{k}=\frac{1}{2}M{{v}_{B}}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_{A}}^{2}$,因此只要比较二者是否相等,即可探究合外力做功与动能改变量之间关系是否相等.
解答 解:(1)A、按照操作规程,应先接通光电门后释放滑块,否则可能滑块已经通过光电门,光电门还没有工作,测不出滑块通过光电门A的时间,故A正确.
B、平衡时,除了绳子拉力以外的力的合力与绳子的拉力等值反向,实验时,剪短细绳,则小车加速运动的合外力为F=mg,故B错误.
C、实验过程中,倾斜木板的目的是平衡摩擦力,不需要测出斜面的倾角,故C正确.
D、实验时,剪短细线,砂和砂桶不随小车运动,无需考虑砂和砂桶的总质量m远是否小于小车质量M,故D错误.
故选:AC.
(2)由于遮光条比较小,通过光电门的时间极短,因此可以利用平均速度来代替其瞬时速度,因此滑块经过光电门时的瞬时速度分别为:vA=$\frac{d}{{△{t_1}}}$、vB=$\frac{d}{{△{t_2}}}$.
小车从A到B的过程中,其合力做功mgL,系统动能的增加,增量为:$△{E}_{k}=\frac{1}{2}M{{v}_{B}}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_{A}}^{2}$=$\frac{1}{2}M{(\frac{d}{△{t}_{2}})}^{2}-\frac{1}{2}M{(\frac{d}{△{t}_{1}})}^{2}$,因此只要比较二者是否相等,即可探究合外力做功与动能改变量之间关系是否相等.即如果关系式 $mgL=\frac{1}{2}M{(\frac{d}{{△{t_2}}})^2}-\frac{1}{2}M{(\frac{d}{{△{t_1}}})^2}$在误差允许范围内成立,就验证了动能定理.
故答案为:(1)AC;(2)$\frac{d}{{△{t_1}}}$,$\frac{d}{{△{t_2}}}$,$mgL=\frac{1}{2}M{(\frac{d}{{△{t_2}}})^2}-\frac{1}{2}M{(\frac{d}{{△{t_1}}})^2}$.
点评 解决本题的关键掌握实验的原理和操作方法,知道光电门测速的方法:在很短位移内的平均速度代替瞬时速度.
A. | 当原线圈接直流电源时,变压器铁心中不能产生变化的磁通量,所以变压器不能改变直流电源的电压 | |
B. | 由于穿过原、副线圈的磁通量相同,所以原、副线圈两端的电压与它们的匝数成正比 | |
C. | 变压器可以改变电压、电流、传输的功率 | |
D. | 升压变压器的输出电压大于输入电压,所以输出功率大于输入功率 |
A. | 电压表读数为200V | B. | 电压表读数为56.4V | ||
C. | 输入功率为80W | D. | 输入功率为112.8W |
××快速电热水壶 | |
产品型号 | IL-150GH |
额定电压 | 220V |
额定功率 | 1350W |
使用频率 | 50Hz |
容 量 | 1.5L |
A. | L2两端的电压顺时值表达式为u=220$\sqrt{2}$sin50πt | |
B. | 电压表V1的示数为100V | |
C. | L1的实际功率减小 | |
D. | 变压器的输入功率增大 |
A. | 原线圈输入的功率为1200W | |
B. | K断开后,原线圈的输入功率为400W | |
C. | K断开后,将滑动变阻器的滑片向上移,电压表和电流表的示数不变 | |
D. | K断开后,增大交流电的频率,但保持原线圈两端所加电压的最大值不变,其他也保持不变,电流表的示数会增大,电压表的示数不变 |