题目内容

8．某实验小组利用无线力传感器和光电门传感器探究“动能定理”．将无线力传感器和档光片固定在小车上，用不可伸长的细线通过一个定滑轮与重物G相连，无线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．
实验主要步骤如下：
①测量小车和拉力传感器的总质量M1．正确连接所需电路．调节导轨两端的旋钮改变导轨的倾斜度，用以平衡小车的摩擦力．将小车放置在导轨上，轻推小车，使之运动．可以通过小车经过两光电门的时间是否相等判断小车正好做匀速运动．
②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；将小车停在点C，由静止开始释放小车，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；
③改变小车的质量或重物的质量，重复②的操作．
④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）．
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

分析 ①根据速度公式v=$\frac{d}{t}$可知，因挡片间距一定，则可根据时间来确定小车是否匀速直线运动．
②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．
④（2）根据动能的变化量△E=$\frac{1}{2}$Mv22-$\frac{1}{2}$Mv12，代入数据求解△E3．根据功的公式W=FL求解W3．

解答 解：①由速度公式：v=$\frac{d}{t}$可知，挡片间距一定，当小车通过光电门的时间相等，则可说明小车是匀速直线运动．
③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．
④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小车经过两光电门的时间是否相等；②两光电门间的距离；④0.600，0.610．

点评 本题考查了判断小车是否做匀速直线运动的方法、考查了实验数据处理；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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18．如图所示，在边长为4l的正方形abcd区域内有方向竖直向上，电场强度为E的匀强电场，在长为4l、宽为l的长方形aa′b′b区域内有垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场．将一带电小球从距离ab边某高度处由静止释放，小球从ab中点O进入aa′b′b区域并恰好做半径为2l的匀速圆周运动．已知重力加速度为g，求：
（1）带电小球的电荷量与质量之比；
（2）小球从释放到射出电场所需要的时间．
19．某实验小组的同学采用图所示的装置探究外力功与物体速度变化的关系．实验时，同学们先“平衡摩擦力”，即调节木板的倾角，使小车没有受到皮筋的拉力时正好匀速下滑．然后他们依次分别用1条，以及2条、3条、4条、5条同样的橡皮筋并在一起进行了5次实验．各次实验中，橡皮筋拉伸的长度都相同，小车在橡皮筋拉力的作用下，弹出并沿木板滑行，橡皮筋做功使小车获得的速度可通过打点计时器测出．图17b是利用数据软件进行数据处理后得到的W-v和W-v2图象．

（1）根据这两个图象可以得出的结论是：橡皮筋做的总功与小车获得的速度的平方成正比．（选填“速度”或“速度的平方”）
（2）如果实验小车的质量为0.20kg，则根据W-v2图象可知每一条橡皮筋对小车做的功W0为0.09J．
（3）实验中如果小车的速度过大，将导致纸带上打出的点迹过少，从而难以选择合适的点来计算小车的速度．解决这个问题可以采取的方法是：适当增加小车的质量
．
16．在用自由落体法“探究动能定理”的实验中，

（1）为完成此实验，除了图1中所给的器材，以下所列器材中必需的有AD．（填字母）
A．毫米刻度尺       B．秒表     C．天平       D．低压交流6V电源
（2）图2为实验打下的纸带，纸带上的点都是连续打下的点．已知打点计时器所用交流电源周期为T，重力加速度为g．量得A、B、C各点到起点O（打下的第一个点）的长度分别是 h1、h2、h3．已知重锤质量为m，从起点O到B点重锤所受重力做功WG=mgh2，动能增加量△EK=$\frac{m（{h}_{3}-{h}_{1}）^{2}}{8{T}^{2}}$．（用题中所给字母表示）
（3）在实验中，WG和△EK增并不严格相等，产生误差的主要原因是重锤下落过程受到阻力作用．
3．如图甲所示，在倾角为37°的粗糙且足够长的斜面底端，一质量m=2kg可视为质点的滑块压缩一轻弹簧并锁定，滑块与弹簧不相连．t=0s时解除锁定，计算机通过传感器描绘出滑块的速度时间图象如图乙所示，其中Ob段为曲线，bc段为直线，g取10m/s2，则下列说法正确的是（　　）
A．在0.15 s末滑块的加速度为-8 m/s2
B．滑块在0.1～0.2 s时间间隔内沿斜面向下运动
C．滑块与斜面间的动摩擦因数μ=0.25
D．在滑块与弹簧脱离之前，滑块一直在做加速运动
13．如图所示，物体沿斜面加速下滑，甲图中在物体上再放上一个小物体，乙图中在物体上加一个竖直向下的力F，下列关于物体运动的说法中正确的是（　　）
A．甲图中物体的加速度增大，乙图中物体的加速度增大
B．甲图中物体的加速度增大，乙图中物体的加速度不变
C．甲图中物体的加速度不变，乙图中物体的加速度增大
D．甲图中物体的加速度不变，乙图中物体的加速度不变
20．如图所示，在条形磁铁外面套一圆环，当圆环从磁铁的N极向下平移到S极的过程中，穿过圆环的磁通量如何变化（　　）
A．逐渐增加B．逐渐减少
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17．某次军事演习中，西安卫星测控中心调动海洋、风云、高分、遥感4个型号近10颗卫星，为地面军事演习提供技术支持．特别是“高分一号”突破了空间分辨率、多光谱与大覆盖面积相结合的大量关键技术．如图为“高分一号”与北斗导航系统两颗卫星在空中某一面内运动的示意图．“北斗”系统中两颗卫星“G1”和“G3”以及“高分一号”均可认为绕地心O做匀速圆周运动．卫星“G1”和“G3”为同步卫星，某时刻两颗同步卫星分别位于轨道上的A、B两位置，“高分一号”在C位置．若卫星均顺时针运行，不计卫星间的相互作用力，则以下说法正确的是（　　）
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18．甲乙两车在一平直道路上同向运动，其v-t图象如下图所示，图中△OPQ和△OQT的面积分别为s1和s2（s2＞s1）．初始时，甲车在乙车前方s0处．下列说法正确的是
（　　）
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