题目内容

16．某实验小组利用力传感器和光电门传感器探究“动能定理”．将力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线通过一个定滑轮与重物G相连，力传感器记录小车受到拉力的大小．在水平轨道上A、B两点各固定一个光电门传感器，用于测量小车的速度v1和v2，如图所示．在小车上放置砝码来改变小车质量，用不同的重物G来改变拉力的大小，摩擦力不计．
（1）实验主要步骤如下：
①测量小车和拉力传感器的总质量M1，把细线的一端固定在力传感器上，另一端通过定滑轮与重物G相连，正确连接所需电路；
②将小车停在点C，由静止开始释放小车，
次数M/kg|v22-v12|/m2s-2△E/JF/NW/J
10.5000.7600.1900.4000.200
20.5001.650.4130.8400.420
30.5002.40△E31.22W3
41.002.401.202.421.21
51.002.841.422.861.43
小车在细线拉动下运动，除了光电门传感器测量速度和力传感器测量拉力的数据以外，还应该记录的物理量为两光电门间的距离L；
③改变小车的质量或重物的质量，重复②的操作．
（2）右侧表格中M是M1与小车中砝码质量之和，△E为动能变化量，F是拉力传感器的拉力，W是F在A、B间所做的功．表中的△E3=0.600J，W3=0.610J（结果保留三位有效数字）．

分析 要探究动能定理就需要求出力对小车做的总功和小车动能的变化，这就要求必须知道小车发生的位移即两光电门间距离，根据实验原理分析即可．

解答 解：（1）②根据动能定理知因要求总功必须已知小车位移，故除了光电门传感器测量速度和力传感器测量拉力的数据以外，还应该记录的物理量为两光电门间的距离L．
（2）动能的变化量：△E=$\frac{1}{2}$Mv22-$\frac{1}{2}$Mv12，则有：△E3=$\frac{1}{2}$×0.500×2.40=0.600J，
根据表中数据由功公式W=FL，可求出两光电门间距离为：L=$\frac{W}{F}$=0.5m，得：W3=F3L=1.22×0.5J=0.610J．
故答案为：（1）两光电门间的距离L；（2）0.600J，0.610J．

点评 做实验题时应先根据实验原理写出有关公式再讨论即可，同时理解动能定理的应用，注意光电门测量瞬时速度的原理．

练习册系列答案
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6．如图所示，把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正电荷形成的电场中，导体处于静电平衡时，下列说法正确的是（　　）
A．A、B两点场强相等，且都为零
B．A的电势高于B的电势
C．感应电荷产生的场强大小是|EA′|＞|EB′|
D．当电建K闭合时，电子从导体沿导线向大地移动
7．如图所示的直角坐标系中，在直线x=-2l0到y轴区域内存在着两个大小相等、方向相反的有界匀强电场，其中x轴上方的电场方向沿y轴负方向，x轴下方的电场方向沿y轴正方向．在电场左边界上A（-2l0，-l0）到C（-2l0，0）区域内，连续分布着电量为+q、质量为m的粒子．从某时刻起由A点到C点间的粒子，依次连续以相同的速度v0沿x轴正方向射入电场．若从A点射入的粒子，恰好从y轴上的A′（0，l0）沿x轴正方向射出电场，其轨迹如图．不计粒子的重力及它们间的相互作用．
（1）求匀强电场的电场强度E；
（2）求在AC间还有哪些位置的粒子，通过电场后也能沿x轴正方向运动？
（3）若以直线x=2l0上的某点为圆心的圆形区域内，分布着垂直于xOy平面向里的匀强磁场，使沿x轴正方向射出电场的粒子，经磁场偏转后，都能通过直线x=2l0与圆形磁场边界的一个交点处，而便于被收集，则磁场区域的最小半径是多大？相应的磁感应强度B是多大？
4．在电场中把电量为2.0×10-9C的正电荷从A点移到B点，电场力做功1.5×10-7J，再把这个电荷从B点移到C点，克服电场力做功4.0×10-7J．
（1）求A、C两点间电势差；
（2）若以A为零电势点，求C点的电势；
（3）试说明A、B、C三点的电势高低情况．（由大到小排列）
11．如图所示，所画的曲线为某电场的三条电场线，其中有A、B两点，下列说法中正确的是（　　）
A．该电场是负点电荷的电场
B．由E=$\frac{F}{q}$可知，在A点放入的点电荷电荷量越大，A点场强越小
C．点电荷q在A点受到的电场力在B点受到的电场力大
D．A、B两点不可能在同一条电场线上
1．为了探究功与速度变化的关系，现提供如图（a）所示的器材，让小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板
滑行，请思考探究思路并回答下列问题．

（1）为了消除摩擦力的影响应将木板固定有打点计时器的一端垫起适当的高度，使小车在不接橡皮筋时能缓慢匀速下滑．
（2）当我们分别用同样的橡皮筋1条、2条、3条…并起来进行第1次、第2次、第3次…实验时，每次实验中橡皮筋拉伸的长度都保持一致，我们把第1次实验时橡皮筋对小车做的功记为W．
（3）由于橡皮筋对小车做功而使小车获得的速度可以由打点计时器和纸带测出，对于不同数目的橡皮筋做功W，可以计算出小车获得的对应速度v，如图（b）所示．
（4）根据图（b）中的信息，求出橡皮筋做功为3W时小车获得的速度v，及v2，并将所得结果填写到下表（保留三位有效数字）．
次数1234
橡皮筋对小车做的功W2W3W4W
小车速度v（m/s）1.001.421.732.00
v2（m2/s2）1.002.023.004.00
（5）利用第（4）表中的数据分析可以得出的结论是：橡皮筋对小车做的功W与小车速度v2成正比关系．
8．如图所示，在倾角为α的光滑斜面上，放置一根长为L，质量为m的导体棒．在导体棒中通以电流I时，欲使导体棒静止在斜面上，下列外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向正确的是（　　）
A．B=mg$\frac{sinα}{IL}$，方向沿斜面向上B．B=$\frac{mgsinα}{IL}$，方向垂直斜面向下
C．B=mg$\frac{tanα}{IL}$，方向竖直向下D．B=mg$\frac{tanα}{IL}$，方向竖直向上
5．对于电场中A、B两点，下列说法正确的是（　　）
A．将1 C电荷从A点移到B点，电场力做1 J的功，这两点间的电势差为1 V
B．电势差的定义式UAB=$\frac{{W}_{AB}}{q}$，说明两点间的电势差UAB与电场力做功WAB成正比，与移动电荷的电荷量q成反比
C．A、B两点间的电势差等于将正电荷从A点移到B点电场力所做的功
D．电荷由A点移到B点的过程中，除受电场力外，还受其他力的作用，电荷电势能的变化就不再等于电场力所做的功
6．“轨道康复者”是“垃圾”卫星的救星，被称为“太空110”，它可在太空中给“垃圾”卫星补充能源，延长卫星的使用寿命．假设“轨道康复者”的轨道半径为地球同步卫星轨道半径的五分之一，其运动方向与地球自转方向一致，轨道平面与地球赤道平面重合，下列说法正确的是（　　）
A．“轨道康复者”的速度是地球同步卫星速度的5倍
B．“轨道康复者”的加速度是地球同步卫星加速度的25倍
C．站在赤道上的人可观察到“轨道康复者”向东运动
D．“轨道康复者”可在高轨道上加速，以实现对低轨道上卫星的拯救
E．“轨道康复者”可在高轨道上减速，以实现对低轨道上卫星的拯救

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