题目内容
5.如图1所示的装置,可用于探究恒力做功与速度变化的关系.水平轨道上安装两个光电门,小车上固定有力传感器和挡光板,细线一端与力传感器连接,另一端跨过定滑轮挂上砝码盘.实验首先保持轨道水平,通过调整砝码盘里砝码的质量让小车做匀速运动以实现平衡摩擦力,再进行后面的操作,并在实验中获得以下测量数据:小车、力传感器和挡光板的总质量M,平衡摩擦力时砝码和砝码盘的总质量m0,挡光板的宽度d,光电门1和2的中心距离s.(1)该实验是否需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于车的质量不需要(填“需要”或“不需要”)
(2)实验需用游标卡尺测量挡光板的宽度d,如图2所示,d=5.50 mm
(3)某次实验过程:力传感器的读数为F,小车通过光电门1和2的挡光时间分别为t1、t2(小车通过光电门2后,砝码盘才落地),已知重力加速度为g,则对该小车实验要验证 的表达式是$(F-{m}_{0}g)s=\frac{1}{2}M(\frac{d}{{t}_{2}})^{2}-\frac{1}{2}M(\frac{d}{{t}_{1}})^{2}$.
分析 (1)该实验中由于已经用传感器测出绳子拉力大小,故不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量.
(2)游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数,不需估读.游标的零刻度线超过主尺上的刻度数为主尺读数,游标读数等于分度乘以对齐的根数.
(3)光电门测速度的原理是用平均速度来代替瞬时速度,根据功能关系可以求出需要验证的关系式.
解答 解:解:(1)该实验中由于已经用传感器测出绳子拉力大小,不是将砝码和砝码盘的重力作为小车的拉力,故不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量.
(2)游标卡尺的主尺读数为5mm,游标读数等于0.05×10mm=0.50mm,
所以最终读数为:5mm+0.50mm=5.50mm.
(3)由于光电门的宽度d很小,所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度.
滑块通过光电门1速度为:${v}_{1}=\frac{d}{{t}_{1}}$,
滑块通过光电门2速度为:${v}_{2}=\frac{d}{{t}_{2}}$,
根据功能关系需要验证的关系式为:$(F-{m}_{0}g)s=\frac{1}{2}M{(\frac{d}{{t}_{2}})}^{2}-\frac{1}{2}M{(\frac{d}{{t}_{1}})}^{2}$.
故答案为:
(1)不需要;
(2)5.50;
(3)$(F-{m}_{0}g)s=\frac{1}{2}M{(\frac{d}{{t}_{2}})}^{2}-\frac{1}{2}M{(\frac{d}{{t}_{1}})}^{2}$.
点评 了解光电门测量瞬时速度的原理,实验中我们要清楚研究对象和研究过程,对于系统我们要考虑全面,同时明确实验原理是解答实验问题的前提.
练习册系列答案
相关题目
16.我国巳成功发射常娥三号探月卫星,该卫星着陆以前.在距月球表面大约为100m的高度处开启喷气发动机向下喷气,使其处于悬停状态,以便观察地形选择合适的着陆地点.如果月球的质量是地球质量的$\frac{1}{80}$,月球的半径是地球半径的$\frac{1}{4}$,探月卫星在着陆时的质量为1.2吨,地球表面的重力加速度g=10m/s2.那么,嫦娥三号探月卫星在着陆前悬停时,开动的喷气发动机向下的推力为( )
| A. | 1.2×104N | B. | 2.4×103N | C. | 2.0×103N | D. | 5.9×102N |
13.
如图所示,劲度系数为k的轻弹簧一端固定在墙上,另一端与置于水平面上的质量为m的小物体接触(未连接),如图中O点,弹簧水平且无形变.用水平力F缓慢向左推动物体,在弹性限度内弹簧长度被压缩了x0,如图中B点,此时物体静止.撤去F后,物体开始向右运动,运动的最大距离距B点为3x0,C点是物体向右运动过程中弹力和摩擦力大小相等的位置,物体与水平面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g.则( )
| A. | 撤去F时,物体的加速度最大,大小为$\frac{k{x}_{0}}{m}$-μg | |
| B. | 物体先做加速度逐渐变小的加速运动,再做加速度逐渐变大的减速运动,最后做匀减速运动 | |
| C. | 从B→C位置物体弹簧弹性势能的减少量大于物体动能的增加量 | |
| D. | 撤去F后,物体向右运动到O点时的动能最大 |
10.关于人造地球卫星,下列说法中正确的是( )
| A. | 卫星离地球越远,运行周期越小 | |
| B. | 卫星运行的瞬时速度可以大于7.9km/s | |
| C. | 同一圆轨道上运行的两颗卫星,线速度大小可能不同 | |
| D. | 地球同步卫星可以经过地球两极上空 |