题目内容
9.在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中,某实验小组采用如图甲所示的装置.实验步骤如下:①把纸带的一端固定在小车的后面,另一端穿过打点计时器
②改变木板的倾角,以重力的一个分力平衡小车及纸带受到的摩擦力
③用细线将木板上的小车通过一个定滑轮与悬吊的砂桶相连
④接通电源,放开小车,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一系列的点,测出x、x1、x2(如图乙所示),查得打点周期为T.
判断重力的一个分力是否已与小车及纸带受到的摩擦力平衡的直接证据是打点纸带上点迹分布均匀.
本实验还需直接测量的物理量是:砂和砂桶的质量m和小车的质量M(并用相应的符号表示),本实验中小车质量和砂桶及砂的总质量应满足的关系是:m<<M
探究结果的表达式是$mgx=\frac{1}{2}M[{(\frac{{x}_{2}}{2T})}^{2}-{(\frac{{x}_{1}}{2T})}^{2}]$.(用相应的符号表示)
分析 平衡摩擦力是用重力的下滑分量来平衡小车受到的摩擦力,故最简洁的方法是调节木板倾角,使小车恰能匀速下滑;本题“探究恒力做功与动能改变的关系”,则要知道恒力的大小,和小车的动能,所以要测量小车的质量M、砂及砂桶的质量m;要探究的结论是合外力做的功等于小车动能的变化量.
解答 解:如果已经平衡好摩擦力,则此时小车做匀速运动,打点纸带上点迹分布均匀.
本题“探究恒力做功与动能改变的关系”,则要知道恒力的大小,和小车的动能,所以要测量小车的质量M、砂及砂桶的质量m,
为保证细绳对小车的拉力近似等于砝码或砂和砂桶的重力,应满足小车的质量M>>m,
合外力对小车做的功为W=mgx
小车从A运动到B动能的变化量$△{E}_{K}=\frac{1}{2}{{Mv}_{2}}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_{1}}^{2}$=$\frac{1}{2}M[{(\frac{{x}_{2}}{2T})}^{2}-{(\frac{{x}_{1}}{2T})}^{2}]$
所以探究结果的表达式是mgx=$\frac{1}{2}M[{(\frac{{x}_{2}}{2T})}^{2}-{(\frac{{x}_{1}}{2T})}^{2}]$
故答案为:打点纸带上点迹分布均匀;砂和砂桶的质量m和小车的质量M;m<<M;$mgx=\frac{1}{2}M[{(\frac{x_2}{2T})^2}-{(\frac{x_1}{2T})^2}]$
点评 “探究恒力做功与动能改变的关系”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.
练习册系列答案
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19.如图所示,置于水平地面上的斜面体始终保持静止,当小物体沿斜面体的斜面下滑时( )
| A. | 若匀速下滑,则斜面体对小物体的作用力竖直向下 | |
| B. | 若加速下滑,则斜面体对小物体的作用力竖直向上 | |
| C. | 若匀速下滑,则斜面体对地面没有摩擦力作用 | |
| D. | 若加速下滑,则斜面体对地面没有摩擦力作用 |
17.一物体沿半径为R的圆周运动一周,其位移的大小和路程分别是( )
| A. | 2πR,0 | B. | 0,2πR | C. | 2 R,2πR | D. | 0,2 R |
4.
如图所示,固定的光滑斜面倾角为θ.质量为m的物体由静止开始从斜面顶端滑到底端,所用时间为t.在这一过程中( )
| A. | 所受支持力的冲量为O | B. | 所受支持力的冲量大小为mgcosθ•t | ||
| C. | 所受重力的冲量大小为mgsinθ•t | D. | 动量的变化量大小为mgsinθ•t |
14.
如图所示,质量分别为m1和m2带电量分别为+Q1和-Q2的两绝缘物块放在粗糙水平地面上,物块与水平地面间的动摩擦因数都是μ,当用水平力F1作用在m1上时,两物块均以加速度a1做匀加速运动,此时,物块间的距离为x1.若用水平力F2作用在m1上时,两物块均以加速度a2=2a1做匀加速运动,此时,物块间的距离为x2.则( )
| A. | F2=2F1,x2=$\frac{\sqrt{2}}{2}$x1 | B. | F2<2F1,X2>$\frac{\sqrt{2}}{2}$x1 | C. | F2>2F1,x2>$\frac{\sqrt{2}}{2}$x1 | D. | F2<2F1,x2<$\frac{\sqrt{2}}{2}$x1 |
18.地球自转一周为一昼夜时间(24h),新疆乌鲁木齐市处于较高纬度地区,而广州则处于低纬度地区,由于地球自转方向由西向东,每天早晨广州要比乌鲁木齐天亮得早,关于两地所在处物体具有的角速度和线速度相比较( )
| A. | 乌鲁木齐处物体的角速度大,广州处物体的线速度大 | |
| B. | 乌鲁木齐处物体的线速度大,广州处物体的角速度大 | |
| C. | 两处物体的角速度、线速度都一样大 | |
| D. | 两处物体的角速度一样大,但广州物体的线速度比乌鲁木齐处物体线速度要大 |