题目内容
20.a.测出挡光条的宽度为d,滑块与挡光条的质量为M;
b.轻细线的一端固定在滑块上,另一端绕过定滑轮挂上一砝码盘,盘和砝码的总质量为m(m<<M),细绳与导轨平行;
c.让滑块静止放在导轨左侧的某一位置,测出挡光片到光电门的距离为x;
d.释放滑块,测出挡光片经过光电门的挡光时间为△t;
e.改变砝码的质量,保证滑块每次都在同一位置由静止释放,光电门可测得对应的挡光时间;
(1)滑块经过光电门时速度的计算式v=$\frac{d}{△t}$(用题目中所给的字母来表达)
(2)细线的拉力做功可表达为W=mgx,滑块的动能改变表达为Ek=$\frac{1}{2}M{(\frac{d}{△t})}^{2}$.(用题目中所给的字母来表达)
(3)我们可以通过测得的多组数据来建立$\frac{1}{△{t}^{2}}$-m的关系图象来进行更准确的实验验证,则图2图象中哪一项更符合真实的实验情况丙.
分析 (1)根据很短时间内,平均速度等于瞬时速度,即可求解;
(2)根据拉力做功表达式,以及熟练应用匀变速直线运动规律,即可求解;
(3)根据运动学基本公式结合牛顿第二定律求出$\frac{1}{△{t}^{2}}$-m的关系式,从而选择图象.
解答 解:(1)根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度的大小,可知
小滑块经过光电门时速度的大小是v=$\frac{d}{△t}$.
(2)由题意可知,细线的拉力做功,则即为盘和砝码对应重力做的功,即:mgx;
滑块的动能改变表达为Ek=$\frac{1}{2}M{v}^{2}=\frac{1}{2}M{(\frac{d}{△t})}^{2}$
(3)该实验中保持滑块质量M不变,
因此有:v2=2as,a=$\frac{{v}^{2}}{2s}=\frac{(\frac{d}{△t})^{2}}{2s}$,
而a=$\frac{F}{M}=\frac{mg}{M}$,所以$\frac{1}{△{t}^{2}}=\frac{2gs}{{d}^{2}M}m$.
砝码质量m增加不能远小于滑块的质量时,直线在末端发生弯曲,则此结果对应于图中的图丙.
故答案为:(1)$\frac{d}{△t}$;(2)mgx,$\frac{1}{2}M{(\frac{d}{△t})}^{2}$;(3)丙
点评 考查光电门测量瞬时速度的原理.本实验与教材中的实验有所不同,但是根据所学物理知识,明确了实验原理,即可正确解答.
练习册系列答案
相关题目
20.伽利略在研究自由落体运动时通过猜想和数学运算得出,物体下落的位移与时间的二次方成正比,即x∝t2.为了验证这个关系,伽利略用铜球在不同倾角的斜面上运动进行研究.他在这里使用斜面的目的是为了更容易测量铜球运动的( )
| A. | 加速度 | B. | 时间 | C. | 瞬时速度 | D. | 平均速度 |
5.
某研究性学习小组设计了利用力传感器和光电门传感器探究“动能定理”的实验,他们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,用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,用于测量小车通过A、B两点时的速度v1和v2,如图所示.在小车上增减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,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.
(2)表格中M是M1与小车中砝码质量之和,△Εk为动能变化量,F是拉力传感器的示数,W是F在A、B间所做的功.表中的△Ε3=0.600J,W3=0.610J(结果保留三位有效数字).
(3)根据上述实验数据可以得出的实验结论:在实验误差允许的范围内,物体所受合外力的功等于动能的变化量.
(1)实验主要步骤如下:
| 次数 | M/kg | $({v}_{2}^{2}-{v}_{1}^{2})$/m2s-2 | △Εk/J | F/N | W/J |
| 1 | 0.500 | 0.760 | 0.190 | 0.400 | 0.200 |
| 2 | 0.500 | 1.65 | 0.413 | 0.840 | 0.420 |
| 3 | 0.500 | 2.40 | △Ε3 | 1.22 | W3 |
| 4 | 1.00 | 2.40 | 1.20 | 2.42 | 1.21 |
| 5 | 1.00 | 2.84 | 1.42 | 2.86 | 1.43 |
②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.
(2)表格中M是M1与小车中砝码质量之和,△Εk为动能变化量,F是拉力传感器的示数,W是F在A、B间所做的功.表中的△Ε3=0.600J,W3=0.610J(结果保留三位有效数字).
(3)根据上述实验数据可以得出的实验结论:在实验误差允许的范围内,物体所受合外力的功等于动能的变化量.
12.
如图所示,AB是某电场中的一条电场线,若有一电子以某一初速度且仅在电场力的作用下,沿AB由点A运动到点B,所经位置的电势随距A点的距离变化的规律如图(b)所示.以下说法正确的是( )
| A. | A、B两点的电场强度EA>EB | B. | 电子在A、B两点的速度vA>vB | ||
| C. | A、B两点的电势φA>φB | D. | 电子在A,B两点的电势能EPA<EPB |
9.表中是某同学为“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验所测的几组数据:
(1)请你在图中的坐标纸上作出F-x图线:

(2)若弹簧的原为40cm,写出弹力F与弹簧总长度L的函数表达式:F=8(L-0.4)(以N和m为单位).
| 弹力F/N | 2.2 | 2.4 | 2.6 | 2.8 | 3.0 |
| 弹簧的伸长x/cm | 2.5 | 5.0 | 7.4 | 10.1 | 12.5 |
(2)若弹簧的原为40cm,写出弹力F与弹簧总长度L的函数表达式:F=8(L-0.4)(以N和m为单位).
10.
一粒子从A点射入电场,从B点射出,电场的等势面和粒子的运动轨迹如图所示,图中左侧前三个等势面彼此平行等距,各个相邻的等势面间电势差相等,不计粒子的重力.下列说法正确的有( )
| A. | 粒子带正电荷 | B. | 粒子的加速度一直减小 | ||
| C. | 粒子的动能一直减小 | D. | 粒子的电势能先不变,后增大 |