某探究学习小组的同学欲验证“动能定理 .他们在实验室组装了一套如图所示的装置．若你是小组中的一位成员.要完成该项实验.则:(1)实验时首先要做的步骤是平衡摩擦力．(2)实验时为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等.沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量．(3)在上述的基础上.某同学用天平称量� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

1．

某探究学习小组的同学欲验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置．若你是小组中的一位成员，要完成该项实验，则：
（1）实验时首先要做的步骤是平衡摩擦力．
（2）实验时为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量．
（3）在上述的基础上，某同学用天平称量滑块的质量M．往沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量m．让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v₁与v₂（v₁＜v₂）．则本实验最终要验证的数学表达式为mgL=$\frac{1}{2}M{{v}_{2}}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_{1}}^{2}$（用题中的字母表示实验中测量得到的物理量）．

分析实验要测量滑块动能的增加量和合力做的功，用沙和沙桶的总质量表示滑块受到的拉力，对滑块受力分析，受到重力、拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，必须使重力的下滑分量等于摩擦力；同时重物加速下降，处于失重状态，故拉力小于重力，可以根据牛顿第二定律列式求出拉力表达式分析讨论；实验要测量滑块动能的增加量和合力做的功，求出合力的功和动能的增加量即可．

解答解：（1）滑块下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力，故可以将长木板的一段垫高，所以实验时首先要做的步骤是平衡摩擦力；
（2）沙和沙桶加速下滑，处于失重状态，其对细线的拉力小于重力，设拉力为T，根据牛顿第二定律，有
对沙和沙桶，有 mg-T=ma
对滑块，有 T=Ma
解得
T=$\frac{M}{M+m}mg$
故当M＞＞m时，有T≈mg；
（3）总功为：mgL
动能增加量为$\frac{1}{2}M{{v}_{2}}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_{1}}^{2}$，
则本实验最终要验证的数学表达式为mgL=$\frac{1}{2}M{{v}_{2}}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_{1}}^{2}$．
故答案为：（1）平衡摩擦力；沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量；mgL=$\frac{1}{2}M{{v}_{2}}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_{1}}^{2}$．

点评解答本题的关键是明确实验原理以及具体操作，知道为何要平衡摩擦力以及砂桶和砂总重力等于滑块所受拉力的条件，明确所要测量的物理量之间的关系．

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11．

如图甲所示，将质量为M的物块A和质量为m的物块B放在水平转盘上，两者用长为L的水平轻绳连接，物块与转盘的最大静摩擦力均为各自重力的k倍，物块A与转轴的距离等于轻绳长度，整个装置能绕过转盘中心的竖直轴转动，开始时，轻绳恰好伸直但无弹力，现让该装置从静止开始转动，使角速度缓慢增大，绳中张力F_T与转动角速度的平方ω²的关系如图乙所示，当角速度的平方ω²超过3ω${\;}_{1}^{2}$时，物块A，B开始滑行，若图乙中的F₁，ω₁及重力加速度g均为已知，下列说法正确的是（　　）

A．

L=$\frac{{F}_{1}}{m{ω}_{1}^{2}}$

B．

L=$\frac{{F}_{1}}{2m{ω}_{1}^{2}}$

C．

k=$\frac{2{F}_{1}}{mg}$

D．

m=M

12．

为“验证牛顿第二定律”，某同学设计了如下实验方案：A．实验装置如图甲所示，一端系在滑块上的轻质细绳通过转轴光滑的轻质滑轮，另一端挂一质量为m=0.5kg的钩码，用垫块将长木板的有定滑轮的一端垫起．调整长木板的倾角，直至轻推滑块后，滑块沿长木板向下做匀速直线运动；B．保持长木板的倾角不变，取下细绳和钩码，接好纸带，接通打点计时器的电源，然后让滑块沿长木板滑下，打点计时器打下的纸带如图乙所示．请回答下列问题：
（1）图乙中纸带的哪端与滑块相连右端．
（2）图乙中相邻两个计数点之间还有4个打点未画出，打点计时器接频率为50Hz的交流电源，根据图乙求出滑块的加速度a=1.65m/s²．
（3）不计纸带与打点计时器间的阻力，滑块的质量M=2.97kg．（g取9.8m/s²）．
（4）如图丙（a）为甲同学根据测量数据作出的a-F图象，说明实验存在的问题是没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．图丙（b）为乙、丙同学用同一装置做实验．画出了各自得到的aF图线，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同小车及车中砝码的总质量．

9．

如图，矩形单匝导线框abcd的质量为m，电阻为R，其ab边长L₁、bc边长L₂，开始时线框静止于竖直平面内且ab边水平，线框下方一定距离处的一矩形区域内存在方向垂直于线框平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场上、下边界均与线框ab边平行（磁场区域内的高度大于L₂），现将线框由静止起释放，设线框下落过程中ab边与磁场边界始终平行且方向水平，已知ab边刚进入磁场和刚穿出磁场时，线框都作减速直线运动，加速度大小均为$\frac{g}{4}$，而cd边出磁场前瞬间，线框加速度恰好为零，不计空气阻力，重力加速度为g．求：
（1）在线框进入磁场过程中，通过线框导线某一截面的电量q；
（2）在cd边刚进入磁场时，线框速度大小v；
（3）线框穿越磁场区域过程中，线框所产生的热量Q；
（4）磁场区域的高度H；
（5）线框从开始下落到离开磁场过程所经历的时间t．

16．在做“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某实验小组采用如图1所示的装置，实验步骤如下：
a．把纸带的一端固定在小车上，另一端穿过打点计时器的限位孔；
b．调整木板的倾角，以重力沿斜面向下的分力平衡小车及纸带受到的摩擦力；
c．用细线将木板上的小车通过定滑轮与砂桶相连；
d．接通电源，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点；
e．换上新的纸带，在砂桶中依次加入适量的砂子，重复d步骤多次，得到几条点迹清晰的纸带．

现测出了其中一条纸带上的距离，如图2所示，已知打点周期为0.02s．则这条纸带上C点速度的大小v_C=1.74m/s，形成加速度的大小a=3.20m/s²（取三位有效数字）．根据所测纸带数据，把砂与砂桶的重力作为合外力F，拟作出加速度a-F图象，发现当a比较大时图线明显向F轴偏移，这是由于实验原理的不完善导致的，请你在这个实验的基础上，稍加改进实验原理，得到一条a-F成正比的图线，写出你的改进方法：在拉小车的绳子上安装力传感器，直接测出小车受到的绳子拉力．

6．

矩形线框在匀强磁场内匀速转动过程中，线框输出的交流电压随时间变化的图象如图所示，下列说法中正确的是（　　）

	A．	1 s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量变化最快
	B．	2 s末线框平面垂直于磁场，通过线框的磁通量最大
	C．	交流电压的最大值为36$\sqrt{2}$V，频率为0.25Hz
	D．	交流电压的最大值为36V，周期为4 s

13．材料中的“全长305km”、“时速250km/h”指的是（　　）

10．甲、乙两物体的质量相等，速度之比2：1，则它们的动能之比是（　　）

A．

1：4