某兴趣小组利用如图甲所示实验装置.验证“合外力做功和动能变化的关系．小车及车中砝码的质量为M.沙桶和沙的质量为m.在木板上的小车的运动速度可由小车后面拉动的纸带经打点计时器打出的点计算得到．(1)在实验中.下列说法正确的有AD．A．将木板的右端适当垫起.以平衡小车的摩擦力B．每次改变小车的质量时.都要重新平衡摩擦力C．题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

5．某兴趣小组利用如图甲所示实验装置，验证“合外力做功和动能变化的关系”．小车及车中砝码的质量为M，沙桶和沙的质量为m，在木板上的小车的运动速度可由小车后面拉动的纸带经打点计时器打出的点计算得到．

（1）在实验中，下列说法正确的有AD．
A．将木板的右端适当垫起，以平衡小车的摩擦力
B．每次改变小车的质量时，都要重新平衡摩擦力
C．平衡摩擦力的过程中打点计时器不需接通电源
D．该实验不一定要满足M远大于m
（2）如图乙所示是某次实验时得到的一条纸带，O点为由静止开始释放时沙桶纸带上打的第一个点，速度为0．相邻两个计数点之间的时间间隔为T，根据此纸带可得出小车通过计数点D时的速度v_D=$\frac{{s}_{5}-{s}_{3}}{2T}$．
（3）若用O、D两点来研究合外力做功和动能变化的关系，需要验证的关系式为：mgs₄=$\frac{1}{8{T}^{2}}$（M+m）[（s₅-s₃）²]（用所测物理量的符号表示）．

分析（1）根据实验的原理即可正确解答；
（2）由平均速度公式可求得D点的速度；
（3）根据“探究加速度与力、质量的关系”实验原理结合图象特点即可正确回答．

解答解：（1）A、若用砂和小桶的总重力表示小车受到的合力，为了减少这种做法带来的实验误差，必须使长木板左端抬起一个合适的角度，以平衡摩擦力，以保证合外力等于绳子的拉力，但不需要每次都平衡摩擦力；故A正确，B错误；
C、为了准确判断纸带是否做匀速运动，同时由于打点时存在摩擦力，故在判断时应接通电源后判断是否已平衡摩擦力；故C错误；
D、本实验中考虑到沙桶重力势能的改变量，故不需要让其质量远小于小车的质量，故D正确；
故选：AD；
（2）根据匀变速直线运动的特点，D点的速度等于CE之间的平均速度，所以：V_D=$\frac{{s}_{5}-{s}_{3}}{2T}$
（3）B到E之间重力势能减小：△E_P=mgs₅
动能增大：△E_k=$\frac{1}{2}$Mv_E
需要验证的是：mgs₄=$\frac{1}{8{T}^{2}}$（M+m）[（s₅-s₃）²]
故答案为：（1）AD；（2）$\frac{{s}_{6}-{s}_{4}}{2T}$；（3）mgs₄=$\frac{1}{8{T}^{2}}$（M+m）[（s₅-s₃）²]

点评本题考查“探究恒力做功与动能改变的关系”，本实验与“探究加速度与力、质量的关系”有很多类似之处，在平时学习中要善于总结、比较，提高对实验的理解能力．

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5．

如图所示，D是一只二极管，它的作用是只允许电流从a流向b，不允许从b流向a，水平放置的平行板电容器AB内部原有一电荷P处于静止状态，一直保持两极板处于平行状态，若A和B的间距稍增大一些后，P的运动情况将是静止不动；若把A和B的正对面积稍增大一些后，P的运动情况将是静止不动；若充电后去掉电源与二极管，再在AB间插入一块陶瓷片，P的运动情况将是向下运动．（填“静止不动”、“向下运动”或“向上运动”）

16．

如图所示，匀强磁场中有一矩形闭合线圈abcd，线圈平面与磁场垂直．已知线圈的匝数N=100，边长ab=1.0m、bc=0.5m，电阻r=5Ω．磁感应强度B在0～1s内从零均匀变化到0.3T．在1～5s内从0.3T均匀变化到-0.3T，取垂直纸面向里为磁场的正方向．求：
（1）0.5s时线圈内感应电动势的大小E和感应电流的方向；
（2）在1～5s内通过线圈的电荷量q．

13．

如图所示，在xOy坐标系的第一象限有方向垂直纸面向外的有界匀强磁场，磁感应强度大小可调，y轴是它的左边界，曲线OP是它的右边界，OP的曲线方向为y=$\frac{2}{h}$x²．在y轴上有一点Q（0，h），一电荷量为q（q＞0）、质量为m的粒子从Q点以不同的速率沿x轴正方向射入磁场．不计粒子的重力．
（1）若已知磁感应强度大小为B₀，求粒子在磁场中运动的最长时间是多少？
（2）若从磁场的右边界射出的粒子中，速率为v₀的粒子在磁场中运动位移最短，求磁感应强度的大小；
（3）若保持（2）情形下的磁感应强度大小不变，求能从磁场的右边界射出的粒子速度的最小值．

20．如图甲所示，abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框，在金属线框的下方有一磁感应强度为B的匀强磁场区域，MN和M′N′是匀强磁场区域的水平边界，边界的宽度为S，并与线框的bc边平行，磁场方向与线框平面垂直．现让金属线框由距MN的某一高度从静止开始下落，图乙是金属线框由开始下落到完全穿过匀强磁场区域的v-t图象（其中OA、BC、DE相互平行）．已知金属线框的边长为L（L＜S）、质量为m，电阻为R，当地的重力加速度为g，图象中坐标轴上所标出的字母v₁、v₂、t₁、t₂、t₃、t₄均为已知量．（下落过程中bc边始终水平）根据题中所给条件，以下说法正确的是（　　）

	A．	t₂是线框全部进入磁场瞬间，t₄是线框全部离开磁场瞬间
	B．	从bc边进入磁场起一直到ad边离开磁场为止，感应电流所做的功为mgS
	C．	v₁的大小可能为$\frac{mgR}{{B}^{2}{L}^{2}}$
	D．	线框穿出磁场过程中流经线框横截面的电荷量比线框进入磁场过程中流经框横截面的电荷量多

10．在电场中把2.0×10^-9C的正电荷从A点移到B点，电场力做功为1.5×10^-7J．再把这个电荷从B点移到C点，电场力做功-4.0×10^-7J．试确定：
（1）AB间的电势差U_AC；
（2）若把-1.5×10^-9C的电荷从C点移到A点，求电场力做的功．

17．为了较准确地测量一只微安表的内阻，采用图所示实验电路图进行测量，实验室可供选择的器材如下：
A．待测微安表（量程500μA，内阻约300Ω）
B．电阻箱（最大阻值999.9Ω）
C．滑动变阻器R₁（最大阻值为10Ω）
D．滑动变阻器R₂（最大阻值为1KΩ）
E．电源（电动势为2V，内阻不计）
F．保护电阻R₀（阻值为120Ω）

①实验中滑动变阻器应选用C（填“C”或“D”）；
②按照实验电路在图所示的方框中完成实物图连接．
③实验步骤：
第一，先将滑动变阻器的滑片移到最右端，调节电阻箱的阻值为零；
第二，闭合开关S，将滑片缓慢左移，使微安表满偏；
第三，保持滑片不动，调节R的电阻值使微安表的示数正好是满刻度的2/3时，此时接入电路的电阻箱的示数如图所示，阻值R为145.5Ω．
第四，根据以上实验可知微安表内阻的测量值R_A为291Ω
④若调节电阻箱的阻值为R′时，微安表的示数正好是满刻度的$\frac{1}{2}$，认为此时微安表内阻就等于R′₀则此时微安表内阻的测量值R′与微安表的示数正好是满刻度的$\frac{2}{3}$时微安表内阻的测量值R_A相比，更接近微安表真实值的是R_A．（填“R′”或“R_A”）

14．如图是测量阻值约几十欧的未知电阻R_x的原理图，图中R0是保护电阻（10Ω）．R₁是电阻箱（0～99.9Ω），R是滑动变阻器，A₁和A₂是电流表，E是电源（电动势l00V，内阻很小）．

在保证安全和满足要求的情况下，使测量范围尽可能大．实验具体步骤如下：
（Ⅰ）连接好电路，将滑动变阻器R调到最大；
（Ⅱ）闭合S，从最大值开始调节电阻箱R₁，先调R₁为适当值，再调滑动变阻器R，使A₁示数I₁=0.15A，记下此时电阻箱的阻值R₁和A₂示数I₂；
（Ⅲ）重复步骤（Ⅱ），再测量6组R₁和I₂；
（Ⅳ）将实验获得的7组数据在坐标纸上描点，并作出R₁-I₂的图象，如图2所示．
根据实验回答以下问题：
①现有四只供选用的电流表：
A、电流表（0～3mA，内阻为2.0Ω）　　B、电流表（0～3mA，内阻未知）
C、电流表（0～0.3A，内阻为5.0Ω）　　D、电流表（0～0.3A，内阻未知）
A₂应选用C．（选填字母A、B、C、D）
②测得一组R₂和I₂值后，调整电阻箱R₁，使其阻值变小，要使A₁示数I₁=0.15A．应让滑动变阻器R接入电路的阻值变大．（选填“不变”、“变大”或“变小”）．
③根据以上实验得出R_x=31Ω．（保留两位有效数字）

15．

如图所示，矩形线框在竖直平面内从静止开始下落，若线框在进入磁场过程中速度增大，则在该过程中线框下落的加速度减小．（填“增大”、“减小”或“不变”）

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