题目内容

10．某学习小组在“探究功与速度变化关系”的实验中采用额如图甲所示的实验装置．

（1）将气垫导轨接通气泵，通过调平螺丝调整气垫导轨使之水平，检查导轨是否调平的方法是接通气源，将滑块静置于气垫导轨上，滑块基本保持静止说明导轨是光滑的（或接通气源，将滑块静置于气垫导轨上，轻推滑块，滑块能基本做匀速直线运动）
（2）如图乙所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度△d=0.570cm；实验时，将橡皮条挂在滑块的挂钩上，向后（向右）拉伸一定的距离，并做好标记，以保证每次拉伸的距离恒定，现测得挂一根橡皮条时滑块弹离橡皮条后，经过光电门1和光电门2的时间均为△t，则滑块最后匀速运动的速度表达式为v=$\frac{△d}{△t}$（用字母表示）
（3）逐条增加橡皮条，多次重复实验．记录每次遮光条经过光电门1的时间，并计算出对应的速度，则画出的W-v2图象应是过坐标原点的一条倾斜直线．

分析 （1）明确实验原理以及气垫导轨装置的特点可正确解答；
（2）游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数，不需估读．由于遮光条通过光电门的时间极短，可以用平均速度表示瞬时速度；
（3）根据动能定理分析即可求解

解答 解：（1）气垫导轨可以认为是光滑的，在判断其是否水平时可以采取的方法是：接通气源，将滑块静置于气垫导轨上，滑块基本保持静止说明导轨是光滑的（或接通气源，将滑块静置于气垫导轨上，轻推滑块，滑块能基本做匀速直线运动）．
（2）游标卡尺的主尺读数为5mm，游标读数为0.05×14mm=0.70mm，所以最终读数为5.70mm=0.570cm．
由于遮光条通过光电门的时间极短，可以用平均速度表示瞬时速度，所以v=$\frac{△d}{△t}$，
（3）根据动能定理可知，合外力做的功应等于物体动能的变化量，所以画出的W-v2图象应是过坐标原点的一条倾斜直线．
故答案为：（1）接通气源，将滑块静置于气垫导轨上，滑块基本保持静止说明导轨是光滑的（或接通气源，将滑块静置于气垫导轨上，轻推滑块，滑块能基本做匀速直线运动）；（2）0.570；$\frac{△d}{△t}$；（3）过坐标原点的一条倾斜直线．

点评 解决本题的关键是知道游标卡尺的读数方法，知道极限思想在物理中的运用，知道极短时间内的平均速度等于瞬时速度，难度适中．

练习册系列答案
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10．如图，理想变压器副线圈1、2之间的匝数是总匝数的一半，二极管D具有单向导电性（正向电阻为零，反向电阻为无穷大）．R是可变电阻，K是单刀双掷开关．原线圈接在电压有效值不变的正弦交流电源上．下列说法正确的是（　　）
A．若R阻值不变，当K分别接1和2时，电压表读数之比为2：1
B．若R阻值不变，当K分别接1和2时，电压表读数之比为4：1
C．若K分别接1和2时，R消耗功率相等，则R阻值之比为2：1
D．若K分别接1和2时，R消耗功率相等，则R阻值之比为4：1
1．如图所示，真空中纸面内有一矩形区域ABCD，长AB=6m，宽BC=1m，区域内存在垂直于纸面向外的匀强磁场．一个带电粒子（不计重力）以一定的初速度从A点射入磁场，恰能从B点射出，则下列说法正确的是（　　）
A．该粒子带正电，其轨道半径可能为8m
B．该粒子带负电，其轨道半径可能为6m
C．该粒子带正电，其轨道半径可能为4.8m
D．该粒子带负电，其轨道半径可能为3.6m
18．如图甲，一理想变压器原副线圈的匝数比为2：1，原线圈的电压随时间变化规律如图乙所示，副线圈电路中接有灯泡，额定功率为22W；原线圈电路巾接有电压表和电流表．现闭合开关，灯泡正常发光．若用U和I分别表示此时电压表和电流表的读数，则（　　）
A．灯泡的额定电压为l10V
B．副线圈输出交流电的频率为50Hz
C．U=220V，I=0.2A
D．原线圈输入电压的瞬时表达式为u=220$\sqrt{2}$sin100πtV
5．一段通电直导线放在光滑的斜面上，斜面处于匀强磁场中，磁感应强度的方向与斜面垂直，通电导线刚好处于平衡状态，如图甲所示．若其它条件不变，只将磁感应强度的方向变为竖直向上．求导体的加速度的大小．
15．某人以一定的初速度从P点竖直向上抛出一个小球，1s后小球运动到最高点，若小球运动时受到的空气阻力大小不变（不为零）．则又经过1s后（　　）
A．小球恰好经过P点
B．小球的位置在P点下方
C．小球的位置在P点上方
D．阻力大小不确定，无法判断小球的位置是在P点的上方还是下方
2．用图甲所示装置探究物体的加速度与力的关系．实验时保持小车（含车中重物）的质量M不变，细线下端悬挂钩码的总重力作为小车受到的合力F，用打点计时器测出小车运动的加速度a．

（1）关于实验操作，下列说法正确的是AD
A．实验前应调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与木板平行
B．平衡摩擦力时，在细线的下端悬挂钩码，使小车在线的拉力作用下能匀速下滑
C．每次改变小车所受的拉力后都要重新平衡摩擦力
D．实验时应先接通打点计时器电源，后释放小车
（2）图乙为实验中打出纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间都有4个点迹未标出，测出各计数点到A点间的距离．已知所用电源的频率为50Hz，打B点时小车的速度v=0.316m/s，小车的加速度a=0.93m/s2．
（3）改变细线下端钩码的个数，得到a-F图象如图丙所示，造成图线上端弯曲的原因可能是随所挂钩码质量m的增大，不能满足M＞＞m．
19．某同学为探究“合力做功与物体动能改变的关系”，设计了如下实验，他的操作步骤是：

A．按如图1摆好实验装置，
B．将质量M=0.20kg的小车拉到打点计时器附近，并按住小车，
C．在总质量m分别为10g、30g、50g的三种钩码中，挑选了一个质量为50g的钩码挂在拉线的挂钩上，
D．接通打点计时器的电源（电源频率为f=50Hz），然后释放小车，打出一条纸带．
①多次重复实验，从中挑选一条点迹清晰的纸带如图2所示．把打下的第一点记作“0”，然后依次取若干个计数点，相邻计数点间还有4个点未画出，用毫米刻度尺测得各计数点到0点距离分别为d1=0.0075m，d2=0.03001m，d3=0.0675m，d4=0.1200m，d5=0.1875m，d6=0.2700m，他把钩码重力（当地重力加速度g=9.8m/s2）作为小车所受合力算出打下“0”点到打下“5”点合力做功．则合力做功W=0.0919J，小车动能的改变量EK=0.0563J（结果保留三位有效数字）．
②此次实验探究的结果，他没能得到“合力对物体做的功等于物体动能的增量”，且误差很大，显然，在实验探究过程中忽视了各种产生误差的因素．请你根据该同学的实验装置和操作过程帮助分析一下，造成较大误差的主要原因是小车与桌面之间存在摩擦力；钩码质量没有远小于小车质量．（写出两条即可）
20．四个点电荷位于正方形四个角上，电荷量及其附近的电场线分布如图所示．ab、cd分别是正方形两组对边的中垂线，O为中垂线的交点，P、Q分别为ab、cd上的两点，OP＞OQ，则（　　）
A．P点的电场强度比Q点的小
B．P点的电势比M点的低
C．OP两点间的电势差小于OQ间的电势差
D．一带正电的试探电荷在Q点的电势能比在M点大

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