题目内容

18．用如图所示的实验装置完成“探究力做功与物体动能变化关系”的实验．实验步骤如下；
①用天平测量小车和遮光片的总质量M、砝码盘的质量m0，用游标卡尺测量遮光片的宽度d，用米尺测量两光电门之间的距离s，细线跨过滑轮连接小车和砝码盘，按图所示安装好实验装置．
②在砝码盘中放入适量砝码；适当调节长木板的倾角，直到轻推小车，使小车沿斜面匀速运动，取下细绳和砝码盘，测出砝码盘中砝码的总质量m；
③让小车从光电门A左侧某位置由静止释放，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间△tA和△tB；
④改变小车释放的位置或光电门A、B间的距离，重复步骤③．
（1）步骤②中，怎样证明小车沿斜面做匀速运动？遮光片先后经过光电门A和光电门B的时间相等；
（2）小车从光电门A滑至光电门B过程中，合力做功的表达式是W合=（m+m0）gs，动能变化量的表达式是△Ek=$\frac{1}{2}M（\frac{d}{△{t}_{B}}）^{2}-\frac{1}{2}M（\frac{d}{△{t}_{A}}）^{2}$（用上述步骤中的物理量表示，重力加速度为g），比较W合和与△Ek的大小，即可得出结论．
（3）以下操作或要求是为了减小本实验误差的是BD（填选项前的字母标号）．
A．尽量减小两光电门间的距离s
B．调整滑轮，使细线与长木板平行
C．砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量
D．重新挂上细线和砝码盘，改变砝码盘中砝码质量，重复步骤②～④

分析 （1）当小车沿斜面匀速滑动时，遮光片通过两光电门的时间相等；
（2）取下细绳和砝码盘，记下砝码盘中砝码的质量m，取下细绳和砝码盘后，小车受到的合力即为砝码盘和盘中砝码的总重力，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，从而求出动能的变化量；
（3）根据实验的原理和操作中的注意事项确定减小实验误差的操作步骤．

解答 解：（1）当小车沿斜面匀速滑动时，遮光片通过两光电门的时间相等，即通过遮光片先后经过光电门A和光电门B的时间相等判断小车是否做匀速直线运动．
（2）根据平衡知，Mgsinθ=（m0+m）g，取下细绳和砝码盘，可知小车的合力为（m+m0）g，则合力做功为（m+m0）gs，小车通过光电门A和B的瞬时速度分别为$\frac{d}{△{t}_{A}}$、$\frac{d}{△{t}_{B}}$，则小车动能的增加量为$\frac{1}{2}M（\frac{d}{△{t}_{B}}）^{2}-\frac{1}{2}M（\frac{d}{△{t}_{A}}）^{2}$．
（3）A、增大两光电门间的距离可以减小实验的误差，故A错误．
B、调整滑轮，使细线与长木板平行，可以减小实验的误差，故B正确．
C、该实验不需要用砝码盘和砝码的重力表示绳子的拉力，所以不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量，故C错误．
D、重新挂上细线和砝码盘，改变砝码盘中砝码质量，重复步骤②～④，可以减小实验的误差，故D正确．
故选：BD．
故答案为：（1）遮光片先后经过光电门A和光电门B的时间相等，（2）（m+m0）gs，$\frac{1}{2}M（\frac{d}{△{t}_{B}}）^{2}-\frac{1}{2}M（\frac{d}{△{t}_{A}}）^{2}$，（3）BD．

点评 光电门测量瞬时速度是实验中常用的方法．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．

练习册系列答案
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8．如图为水平放置的刚性圆柱形气缸，气缸内被重力不可忽略的A、B两活塞封有一定质量的气体，活塞之间用硬杆相连（硬杆的粗细可忽略），活塞与气缸壁之间可无摩擦地滑动而不漏气．开始时活塞在图示位置保持静止，后来发现活塞相对于气缸向右移动，则可能是（　　）
A．缸内气体温度降低B．缸内气体温度升高
C．略抬高气缸左端使之倾斜D．略抬高气缸右端使之倾斜
9．如图所示，AB、AC两光滑细杆组成的直角支架固定在竖直平面内，杆AB与水平地面的夹角为30°，两细杆上分别套有带孔的小球a、b，在细线作用下处于静止状态，细线恰好水平，某时刻剪断细线，在两球下滑到细杆底端的过程中．下列说法正确的是（　　）
A．小球a、b下滑到细杆底端时速度相同
B．小球a、b的重力做功相等
C．小球a的下滑时间小于小球b的下滑时间
D．小球a受到斜面的弹力大于小球b受到斜面的弹力
6．不同温度下水的饱和汽压如表所示，由下列数据能确定天气最干燥的是（　　）
      不同温度下水的饱和汽压
 t/℃-5  05  1020  30
 Ps/mmHg 3.164.58  6.549.21  17.5431.82 
A．天气温度为-5℃，绝对湿度为2mmHgB．天气温度为0℃，绝对湿度为3mmHg
C．天气温度为10℃，绝对湿度为3mmHgD．天气温度为20℃，绝对湿度为10mmHg
13．如图所示，a、b灯分别标有“36V，40W”和“36V，25W”，闭合电键，调节R，使a、b都正常发光．这时断开电键后再次闭合，则下列说法中错误的是（　　）
A．重新闭合瞬间，由于电感线圈对电流增大的阻碍作用，a将慢慢亮起来，而b立即变亮
B．重新闭合稳定后，两灯都正常发光，a的额定功率大，所以较亮
C．断开瞬间，由于电感线圈对电流减小的阻碍作用，通过a的电流将逐渐减小，a渐渐变暗到熄灭
D．断开瞬间，b灯立刻熄灭
3．如图所示，L1、L2和L3是相同型号的白炽灯，L1与电容器C串联，L2与带铁芯的线圈L串联，L3与一个定值电阻R串联．当a、b间接电压有效值为U、频率为f的正弦式交流电源时，三只灯泡的亮度相同．现在a、b间接另一正弦式交流电源，发现灯泡L1变亮、L2变暗、L3亮度不变．由此可知，另一正弦式交流电源可能是（　　）
A．电压有效值小于U，而频率大于fB．电压有效值大于U，而频率大于f
C．电压有效值仍为U，而频率小于fD．电压有效值仍为U，而频率大于f
10．关于分子动理论和物体的内能，下列说法正确的是（　　）
A．“油膜法”估测分子大小实验中，可将纯油酸直接滴入浅盘的水面上
B．温度越高，液体中悬浮微粒的布朗运动就越明显
C．液体很难被压缩，这是因为压缩时液体分子间的分子力表现为斥力
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E．当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小
7．物体的带电量是一个不易测得的物理量，某同学设计了如下实验来测量带电物体所带电量．如图（a）所示，他将一由绝缘材料制成的小物块A放在足够长的木板上，打点计时器固定在长木板末端，物块靠近打点计时器，一纸带穿过打点计时器与物块相连，操作步骤如下，请结合操作步骤完成以下问题：

（1）为消除摩擦力的影响，他将长木板一端垫起一定倾角，接通打点计时器，轻轻推一下小物块，使其沿着长木板向下运动．多次调整倾角θ，直至打出的纸带上点迹间距相等，测出此时木板与水平面间的倾角，记为θ0．
（2）如图（b）所示，在该装置处加上一范围足够大的垂直纸面向里的匀强磁场，用细绳通过一轻小定滑轮将物块A与物块B相连，绳与滑轮摩擦不计．给物块A带上一定量的正电荷，保持倾角θ0不变，接通打点计时器，由静止释放小物块A，该过程可近似认为物块A带电量不变，下列关于纸带上点迹的分析正确的是D
A．纸带上的点迹间距先增加后减小至零
B．纸带上的点迹间距先增加后减小至一不为零的定值
C．纸带上的点迹间距逐渐增加，且相邻两点间的距离之差不变
D．纸带上的点迹间距逐渐增加，且相邻两点间的距离之差逐渐减少，直至间距不变
（3）为了测定物体所带电量q，除θ0、磁感应强度B外，本实验还必须测量的物理量有BD
A．物块A的质量M                     B．物块B的质量m
C．物块A与木板间的动摩擦因数μ        D．两物块最终的速度v
（4）用重力加速度g，磁感应强度B、θ0和所测得的物理量可得出q的表达式为$\frac{mg}{Bvtan{θ}_{0}}$．
8．在测定电源电动势和内阻的实验中，实验室仅提供下列实验器材：
A．干电池两节，每节电动势约为1.5V，内阻约几欧姆
B．直流电压表V1、V2，量程均为0～3V，内阻约为3kΩ
C．电流表，量程0.6A，内阻小于1Ω
D．定值电阻R0，阻值为5ΩE．滑动变阻器R，最大阻值50ΩF．导线和开关若干
①如图甲电路是实验室测定电源的电动势和内阻的电路图，按该电路图组装实验器材进行实验，测得多组U、I数据，并画出U-I图象，求出电动势和内电阻．电动势和内阻的测量值均偏小，产生该误差的原因是电压表的分流作用，这种误差属于系统误差．（填“系统误差”或“偶然误差”）
②实验过程中，电流表发生了故障，某同学设计如图甲所示的电路，测定电源电动势和内阻，连接的部分实物图如图乙所示，其中还有一根导线没有连接，请补上这根导线．
③实验中移动滑动变阻器触头，读出电压表V1和V2的多组数据U1、U2，描绘出U1-U2图象如图丙所示，图线斜率为k，与横轴的截距为a，则电源的电动势E=$\frac{ak}{k-1}$，内阻r=$\frac{{R}_{0}}{k-1}$ （用k、a、R0表示）．

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