题目内容

(一)如图1所示,在“探究功与物体速度变化的关系”的实验中,下列说法正确的是
BD
BD

(A)为减小实验误差,长木板应水平放置
(B)通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整  数倍增加
(C)小车在橡皮筋拉力作用下做匀加速直线运动,当橡皮筋恢复原长后小车做匀速运动
(D)应选择纸带上点距均匀的一段计算小车的速度
(二)某探究学习小组的同学欲验证“动能定理”,他们在实验室组装了一套如图2所示的装置,另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙.当滑块连接上纸带,用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时,释放小桶,滑块处于静止状态.若你是小组中的一位成员,要完成该项实验,则:
(1)你认为还需要的实验器材有
天平
天平
、
刻度尺
刻度尺
.
(2)实验时为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等,沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是
沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量,
沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量,
,实验时对木板放置要求是
倾斜平衡摩擦力
倾斜平衡摩擦力
.
(3)在(2)的基础上,某同学用天平称量滑块的质量M.往沙桶中装入适量的细沙,用天平称出此时沙和沙桶的总质量m.让沙桶带动滑块加速运动,用打点计时器记录其运动情况,在打点计时器打出的纸带上取两点,测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2(v1<v2).则本实验最终要验证的数学表达式为
mgL=
1
2
M
v
2
2
-
1
2
M
v
2
1
mgL=
1
2
M
v
2
2
-
1
2
M
v
2
1
(用题中的字母表示实验中测量得到的物理量).
分析:在探究橡皮筋的拉力对小车所做的功与小车速度变化的关系的实验中应注意:n根相同橡皮筋对小车做的功就等于系一根橡皮筋时对小车做的功的n倍,这个设计很巧妙地解决了直接去测量力和计算功的困难;该实验需要平衡摩擦力以保证动能的增量是只有橡皮筋做功而来;小车最大速度即为后来匀速运动的速度.
解答:解:(一)
A、为了保证小车的动能都是橡皮筋做功的结果,必须平衡摩擦力,长木板要适当的倾斜,故A错误;
B、该实验中利用相同橡皮筋形变量相同时对小车做功相同,通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加,这个设计很巧妙地解决了直接去测量力和计算功的困难,故B正确;
C、橡皮筋伸长的长度在逐渐较小,所以弹力也在逐渐减小,小车作加速度减小的加速运动,在橡皮筋恢复原长后,小车受力平衡,将做匀速直线运动.故C错误;
D、当橡皮筋恢复原长时,小车合外力为零,做匀速运动,此时速度最大,因此此时速度即为小车最终获得的速度,故D正确.
故选:BD.
(二)①实验要验证动能增加量和总功是否相等,故需要求出总功和动能,故还要天平和刻度尺;
故答案为:刻度尺、天平;
②沙和沙桶加速下滑,处于失重状态,其对细线的拉力小于重力,设拉力为T,根据牛顿第二定律,有
对沙和沙桶,有 mg-T=ma
对小车,有 T=Ma
解得T=
M
M+m
g
当M>>m时,有T≈mg
小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力,要使拉力等于合力,则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力,故可以将长木板的一段垫高;
故答案为:沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量,平衡摩擦;
③总功为:mgL
动能增加量为
1
2
Mv22-
1
2
Mv12
故答案为:mgL=
1
2
M
v
2
2
-
1
2
M
v
2
1
点评:此题的关键是熟悉橡皮筋拉小车探究做功与物体速度变化的关系实验步骤细节和原理,知道平衡摩擦力.
练习册系列答案
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霍尔效应是电磁基本现象之一,近期我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展.如图1所示,在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流I,同时外加与薄片垂直的磁场B,在M、N间出现电压UH,这个现象称为霍尔效应,UH称为霍尔电压,且满足UH=k
IB
d
,式中d为薄片的厚度,k为霍尔系数.某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数.精英家教网
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①若该半导体材料是空穴(可视为带正电粒子)导电,电流与磁场方向如图1所示,该同学用电压表测量UH时,应将电压表的“+”接线柱与
 
(填“M”或“N”)端通过导线相连.
②已知薄片厚度d=0.40mm,该同学保持磁感应强度B=0.10T不变,改变电流I的大小,测量相应的UH值,记录数据如下表所示.
I(×10-3A) 3.0 6.0 9.0 12.0 15.0 18.0
UH(×10-3V) 1.1 1.9 3.4 4.5 6.2 6.8
根据表中数据在表格中画出UH-I图线,利用图线求出该材料的霍尔系数为
 
×10-3V?m?A-1?T-1(保留2位有效数字).
③该同学查阅资料发现,使半导体薄片中的电流反向再次测量,取两个方向测量的平均值,可以减小霍尔系数的测量误差,为此该同学设计了如图2所示的测量电路,S1、S2均为单刀双掷开关,虚线框内为半导体薄片(未画出).为使电流从Q端流入,P端流出,应将S1掷向
 
(填“a”或“b”),S2掷向
 
(填“c”或“d”).
为了保证测量安全,该同学改进了测量电路,将一合适的定值电阻串联在电路中.在保持其它连接不变的情况下,该定值电阻应串联在相邻器件
 
和
 
(填器件代号)之间.

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