题目内容
5.为了“探究动能改变与合外力做功”的关系,某同学设计了如下下实验方案:A.第一步,他把带有定滑轮的木板有滑轮的一端垫起,把质量为M的滑块通过细绳与质量为m的带夹重锤相连,然后跨过定滑轮,重锤夹后连一纸带,穿过打点计时器,调整木板倾角,直到轻推滑块后,滑块沿木板向下匀速运动,如图甲所示;
B.第二步,保持长木板的倾角不变,将打点计时器安装在长木板靠近滑轮处,取下细绳和重锤,将滑块与纸带相连,使其穿过打点计时器,然后接通电源释放滑块,使之从静止开始加速运动,打出纸带,如图乙所示.
打出的纸带如图所示:
试回答下列问题:
(1)已知0、A、B、C、D、E、F相邻计数点的时间间隔为△t,根据纸带求滑块速度,当打点计时器打B点时滑块速度vB=$\frac{{x}_{3}-{x}_{1}}{2△t}$.
(2)已知重锤质量m,当地的重力加速度g,要测出某一过程合外力对滑块做的功还必须测出这一过程滑块运动的位移x(写出物理量名称及符号),合外力对滑块做功的表达式W合=mgx.
(3)测出滑块运动OA段、0B段、OC段、OD段、OE段合外力对滑块所做的功,vA、vB、vC、vD、vE.以v2为纵轴,以W为横轴建坐标系,描点作出v2-W图象,可知它是一条过坐标原点的倾斜直线,若直线斜率为k,则滑块质量M=$\frac{2}{k}$.
分析 (1)用平均速度代替瞬时速度去求解B点的速度;
(2)合外力为重物的重力,要求出外力对滑块做的功还必须测出这一过程滑块的位移x,根据W=Fx即可求解;
(3)根据做功公式求出W与v2的关系式即可求解.
解答 解:(1)匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,故:
vB=$\frac{{x}_{3}-{x}_{1}}{2△t}$
(2)本题运动过程中,物块受到的合力为重力,要求合力做的功,则还需要测出这一过程滑块运动的位移x,则合外力对滑块做功的表达式W合=mgx,
(3)合外力做的功为W=mgx=$\frac{1}{2}M{v}^{2}$,
所以v2=$\frac{2}{M}$W,若直线斜率为k,则滑块质量M=$\frac{2}{k}$.
故答案为:(1)$\frac{{x}_{3}-{x}_{1}}{2△t}$;(2)运动的位移x;mgx;(3)$\frac{2}{k}$
点评 本题主要考查了打点计时器中求瞬时速度的方法,能根据做功公式求出W与v2的关系式,根据图象的斜率求解质量,难度适中.
练习册系列答案
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4.
如图所示,实线表示某点电荷产生的电场线,虚线表示该电场的等势面,且1、2两点之间的距离等于3、4两点之间的距离.下列判断正确的是( )
| A. | 2、3两点的场强相同 | |
| B. | 1、2两点之间的电势差等于3、4两点之间的电势差 | |
| C. | 电子在1点的电势能小于在3点的电势能 | |
| D. | 把一正试探电荷从2移到4再移到3,电场力一直不做功 |
13.
一根长为L,横截面积为S的金属棒,其材料的电阻率为ρ1,密度为ρ2,摩尔质量为M,电子的质量为m,电荷量为e,阿伏伽德罗常数为NA.在棒两端加上恒定的电压时,棒内产生电流,自由电子定向运动的平均速率为v,则金属棒内的电场强度大小为( )
| A. | $\frac{{{ρ_1}{ρ_2}ev{N_A}}}{m}$ | B. | $\frac{{{ρ_1}{ρ_2}ev{N_A}}}{M}$ | C. | ρ1ρ2evmNA | D. | ρ1ρ2evMNA |
10.如图所示,R1、R2和R3都是100Ω的电阻,A、B之间的总电阻是( )

| A. | 200Ω | B. | 33.3Ω | C. | 66.7Ω | D. | 150Ω |
17.
一个T形电路如图所示,电路中的电阻R1=30Ω,R2=R3=20Ω.另有一测试电源,所提供电压恒为10V.以下说法正确的是( )
| A. | 若将cd端短路,ab之间的等效电阻是40Ω | |
| B. | 若将ab端短路,cd之间的等效电阻是50Ω | |
| C. | 当ab两端接上测试电源时,cd两端的电压为4 V | |
| D. | 当cd两端接通测试电源时,ab两端的电压为 5V |
15.滑块在某一水平面上滑行,利用速度采集器获取其初速度v,并测量出不同初速度的最大滑行距离x,得到下表所示几组数据:

(1)一同学根据表中数据,作出x-v 图象如图1所示.观察该图象,该同学作出如下推理:根据x-v 图象大致是一条抛物线,可以猜想,x 可能与v2成正比.请在图2所示坐标纸上选择适当的坐标轴作出图线验证该同学的猜想.
(2)根据你所作的图象图2,你认为滑块滑行的最大距离x 与滑块初速度的平方v2的关系是正比.(填正比、反比、或其他曲线)
| 数据组 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| v/(m•s-1) | 0 | 0.16 | 0.19 | 0.24 | 0.30 | 0.49 |
| V2/(m•s-1) | 0 | 0.026 | 0.036 | 0.085 | 0.090 | 0.240 |
| x/m | 0 | 0.045 | 0.075 | 0.111 | 0.163 | 0.442 |
(1)一同学根据表中数据,作出x-v 图象如图1所示.观察该图象,该同学作出如下推理:根据x-v 图象大致是一条抛物线,可以猜想,x 可能与v2成正比.请在图2所示坐标纸上选择适当的坐标轴作出图线验证该同学的猜想.
(2)根据你所作的图象图2,你认为滑块滑行的最大距离x 与滑块初速度的平方v2的关系是正比.(填正比、反比、或其他曲线)