题目内容

8．某实验小组设计了“探究做功与物体速度变化的关系”的实验装置，实验步骤如下：
a．实验装置如图甲所示，细绳一端系在滑块上，另一端绕过小滑轮后挂一砂桶，小砂桶内装一定量砂子，用垫块将长木板固定有定滑轮的一端垫高，不断调整垫块的高度，直至轻推滑块后，滑块恰好能沿长木板向下做匀速直线运动；
b．保持长木板的倾角不变，取下细绳和砂桶，将滑块右端与纸带相连，并穿过打点计时器的限位孔，接通打点计时器的电源后，释放滑块，让滑块从静止开始加速下滑；
c．取下纸带，在纸带上取如图乙所示的A、B两计数点，并用刻度尺测出s1、s2及A、B两点间的距离s，打点计时器的打点周期为T．
根据以上实验，回答下列问题：
（1）若忽略滑轮质量及轴间摩擦，本实验中滑块加速下滑时所受的合外力等于砂桶及砂的总重力（填“等于”“大于”或“小于”）
（2）为探究从A到B过程中，做功与物体速度变化关系，则实验中已测量出砂与砂桶的重力mg（或者砂与砂桶的质量m），还需测量的量有滑块的质量M．
（3）请写出探究结果表达式mgs=$\frac{1}{2}M（\frac{{s}_{2}}{2T}）^{2}$-$\frac{1}{2}M（\frac{{s}_{1}}{2T}）^{2}$．

分析 （1）若忽略滑轮质量及轴间摩擦，本实验中滑块加速下滑时所受的合外力用砂桶及砂的总重力来代替．
（2）、（3）根据W=mgs求出砂桶及砂的总重力做功，根据匀变速直线运动的平均速度等于中点时刻的瞬时速度求A、B的速度，即可得到动能的变化量，从而写出探究结果表达式，根据此表达式分析所需要的测量仪器．

解答 解：（1）由题a步骤知，滑块所受的摩擦力被重力沿斜面向下的分力平衡，所以滑块加速下滑时所受的合外力等于砂桶及砂的总重力．
（2）、（3）砂桶及砂的总重力做功为：W=mgs；打点计时器打A点时，滑块的速度大小为：vA=$\frac{{s}_{1}}{2T}$，打B点时，滑块的速度大小为：vB=$\frac{{s}_{2}}{2T}$，从A到B过程，滑块动能的变化量为：
$\frac{1}{2}M（\frac{{s}_{2}}{2T}）^{2}$-$\frac{1}{2}M（\frac{{s}_{1}}{2T}）^{2}$，
则需要探究结果表达式为：mgs=$\frac{1}{2}M（\frac{{s}_{2}}{2T}）^{2}$-$\frac{1}{2}M（\frac{{s}_{1}}{2T}）^{2}$．
可由上式可知：为探究从A到B过程中，做功与物体速度变化关系，则实验中还需测量的量有 砂与砂桶的重力mg（或者砂与砂桶的质量m）、滑块质量M．
故答案为：（1）等于；（2）砂与砂桶的重力mg（或者砂与砂桶的质量m）、滑块质量M；（3）mgs=$\frac{1}{2}M（\frac{{s}_{2}}{2T}）^{2}$-$\frac{1}{2}M（\frac{{s}_{1}}{2T}）^{2}$

点评 该题要掌握验证动能定理中平衡摩擦力的目的和方法，正确动能定理的表达式，即可选择所需要的实验器材．

练习册系列答案
相关题目
18．在“验证力的平行四边形定则”试验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上A点先用一个弹簧秤拉橡皮条的另一端到O点并记下该点的位置；再将橡皮条的另一端系两根细绳，细绳的另一端都有绳套，用两个弹簧秤分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条．
（1）某同学认为在此过程中必须注意以下几项：
A．两弹簧秤的拉力必须等长
B．橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上
C．在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行
D．在用两个弹簧秤同时拉细绳时要注意使两个弹簧秤的读数相等
E．在用两个弹簧秤同时拉细绳时必须将橡皮条的另一端拉到O点位置
其中正确的是CE．（填入相应的字母）．
（2）实验情况如图甲所示，图乙是在白纸上根据实验结果画出的力的示意图．
①图乙种的F与F两力中，方向一定沿AO方向的是F′．
②本实验采用的科学方法是B．
A．理想实验法    B．等效替代法    C．控制变量法     D．建立物理模型法．
19．对于一给定的小量程电流表改装成电压表或电流表时，下列说法中正确的有（　　）
A．改装成电压表时，串联的电阻值越大改装后的量程越大
B．改装成电压表时，串联的电阻值越大改装后的量程越小
C．改装成电流表时，并联的电阻值越大改装后的量程越大
D．改装成电流表时，并联的电阻值越大改装后的量程越小
16．一个理想变压器，原线圈和副线圈的匝数分别为n1和n2，正常工作时输入和输出的电压、电流、功率分别为U1和U2、I1和I2、P1和P2，已知n1＞n2，则（　　）
A．U1＞U2，P1＜P2B．P1＞P2，I1＞I2C．I1＜I2，U1＜U2D．P1=P2，I1＜I2
3．如图1所示为一种电磁装置，由粒子源、加速电场、偏转电场、匀强磁场组成．在S点有一粒子源，能不断释放电量为q，质量为m的静止带电粒子，被加速电压为U，极板间距离为d的匀强电场加速后，从正中央垂直射入电压为U的匀强偏转电场（偏转电场中场强随时间变化如图2所示），偏转极板长度和极板距离均为L，带电粒子在偏转电场中一次偏转后即进入一个垂直纸面方向的匀强磁场，其磁感应强度为B．若不计重力影响，欲使带电粒子通过某路径返回S点，求：
（1）粒子进入磁场时速度大小．
（2）匀强磁场的宽度D至少为多少？
（3）该带电粒子周期性运动的周期T是多少？偏转电压正负极多长时间变换一次方向？
13．一列简谐横波沿x轴正方向传播，t=0时刻的波形如图所示，介质中质点P、Q分别位于x=2m、x=4m处．从t=0时刻开始计时，当t=15s时质点Q刚好第4次到达波．以下说法正确的是（　　）
A．这列简谐横波的波速为1m/s
B．当t=15s时质点P经历过3次波峰
C．质点P做简谐运动的表达式为y=0.2sin（0.5πt）m
D．从t=0开始计时，到t=14s时质点P的路程为3m
E．当t=2.5s时质点Q的振动方向沿y轴正方向
20．如图所示，在竖直平面内有一个以AB为水平直径的半圆，O为圆心，C为最低点．圆上有一点D，且∠COD=60°．现在A点分别以速率v1、v2沿AB方向先后抛出甲、乙两小球，甲球击中C点，乙球击中D点．重力加速度为g，不计空气阻力．下列说法中正确的是（　　）
A．圆的半径为R=$\frac{4{{v}_{1}}^{2}}{3g}$B．圆的半径为R=$\frac{2{{v}_{1}}^{2}}{g}$
C．甲小球能垂直击中C点D．乙小球能垂直击中D点
17．在理想变压器原线圈a、b两端输入正弦交变电压，在调节滑片P1或P2的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．只将P1向上移，电压表、电流表的示数都变大
B．只将P1向上移，电压表的示数不变，电流表的示数增大
C．只将P2向上移，电压表、电流表的示数都变大
D．只将P2向上移，电压表的示数，电流表的示数增大
5．如图所示，空间的某一区域存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场，一个重力忽略的带电微粒以某一初速度由A点进入这个区域沿直线运动，从C点离开区域；如果将磁场撤去，其他条件不变，则粒子从B点离开场区；如果将电场撤去，其他条件不变，则粒子从D点离开场区．已知BC=CD，设粒子在上述三种情况下，从A到B、从A到C和从A到D所用的时间分别是t1，t2和t3，离开三点时的动能分别是Ek1、Ek2、Ek3，以下关系式正确的是（　　）
①t1=t2＜t3
②t1＜t2=t3
③Ek1＞Ek2=Ek3
④Ek1=Ek2＜Ek3．
A．①③B．②④C．①④D．②③

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网