题目内容
18．在用图甲装置进行“探究恒力做功与滑块动能变化的关系”实验中，某同学设计了如下实验步骤：a．用垫块将长木板固定有定滑轮的一端垫起，在质量为M的滑块上系上细绳，细绳的另一端通过有光滑转轴的定滑轮挂上钩码；
b．反复移动垫块的位置，调整长木板的倾角θ，直至轻推滑块后，滑块沿长木板向下做匀速直线运动；
c．取下细绳和钩码，同时记录钩码的质量m；
d．保持长木板的倾角不变；启动打点计时器，让滑块沿长木板向下做匀加速直线运动，到达底端时关闭电源；
e．取下纸带进行分析，计算恒力做的功与滑块动能的变化，探寻它们间的关系．
回答下列问题：（重力加速度为g，结果用已知和测量的物理量字母表示）
（1）滑块在匀加速下滑过程中，所受的合力大小F=mg；
（2）实验中，得到的纸带如图乙所示，已知打点计时器的工作频率为，f在纸带上从某一点O开始每隔一个点选取一个计数点，分别标有O、A、B、C、D、E、F、G，测得相邻计数点间的距离如图所示：
①打点计时器打下A点时滑块的速度vA=$\frac{（{s}_{1}+{s}_{2}）f}{4}$；
②选取纸带上AF两点进行研究，则从A到F，滑块动能的增加量△Ek=$\frac{1}{2}M{[\frac{（{s}_{6}+{s}_{7}）f}{4}]}^{2}-\frac{1}{2}M{[\frac{（{s}_{1}+{s}_{2}）f}{4}]}^{2}$；
合力F做的功WF=mg（s2+s3+s4+s5+s6）．若在误差允许范围内AEk=WF，则可初步确定恒力做的功等于滑块动能的变化．
分析 当平衡摩擦力后，滑块所受的合力与钩码的重力大小相等．根据匀变速直线运动中间时刻的速度等于平均速度求出A和F点的速度，进而求出初末动能，根据W=Fx求解恒力做功．
解答 解：（1）本实验的第一步已经平衡摩擦力了，故滑块在匀加速下滑过程中所受的合力大小等于钩码的重力，即F=mg．
（2）①打点计时器的工作频率为f，在纸带上从某一点O开始每隔一个点选取一个计数点，故相邻计数点之间的时间间隔为T=$\frac{2}{f}$．
A点的速度等于OB的平均速度，故${v}_{A}=\frac{{s}_{1}+{s}_{2}}{2T}=\frac{（{s}_{1}+{s}_{2}）f}{4}$，
②同理F的速度为${v}_{A}=\frac{{s}_{6}+{s}_{7}}{2T}=\frac{（{s}_{6}+{s}_{7}）f}{4}$
所以质量为M的滑块动能的增加量△Ek=$\frac{1}{2}M{{v}_{F}}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_{A}}^{2}$=$\frac{1}{2}M{[\frac{（{s}_{6}+{s}_{7}）f}{4}]}^{2}-\frac{1}{2}M{[\frac{（{s}_{1}+{s}_{2}）f}{4}]}^{2}$
A到F的位移为s=s2+s3+s4+s5+s6
所以合外力做功为WF=Fs=mg（s2+s3+s4+s5+s6）
故答案为：（1）mg；（2）①$\frac{（{s}_{1}+{s}_{2}）f}{4}$；②$\frac{1}{2}M{[\frac{（{s}_{6}+{s}_{7}）f}{4}]}^{2}-\frac{1}{2}M{[\frac{（{s}_{1}+{s}_{2}）f}{4}]}^{2}$；mg（s2+s3+s4+s5+s6）
点评 明确实验原理是解答实验的关键，如本实验中要明确为何要平衡摩擦力，以及如何平衡摩擦力，能够根据纸带求出某点的瞬时速度，难度适中．
细绳一端系着一个质量为m的小球，另一端固定在竖直墙上，小球用固定在墙上的水平弹簧支撑，小球与弹簧不粘连，平衡时细绳与竖直方向的夹角为53°，如图所示，以下说法正确的是（已知cos53°=0.6，sin53°=0.8）（ ）| A． | 小球静止时细绳的拉力大小为$\frac{3}{5}$mg | |
| B． | 细绳烧断瞬间小球的加速度立即变为g | |
| C． | 小球静止时弹簧的弹力大小为$\frac{4}{3}$mg | |
| D． | 细绳烧断瞬间小球的加速度立即变为$\frac{3}{5}$g |
一列简谐横波在t=0时的波形如图所示，经过0.4s再次出现该波形．根据以上信息，下列各项不能确定的是（ ）| A． | 波传播的速度大小 | |
| B． | 经过0.3s，x=8m处的质点通过的路程 | |
| C． | t=0.6s时，x=8m处的质点的速度方向 | |
| D． | t=0.8s时的波形图 |
如图所示．AC是一个用长为L的导线弯成的、以O为圆心的四分之一圆弧，将其放置在与平面AOC垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中．当在该导线中通以由C到A，大小为I的恒定电流时，该导线受到的磁场力的大小和方向是（ ）| A． | BIL，平行于OC向左 | B． | $\frac{2\sqrt{2}BIL}{π}$，平行于OC向右 | ||
| C． | $\frac{2\sqrt{2}BIL}{π}$，垂直AC的连线指向左下方 | D． | 2$\sqrt{2}$BIL，垂直AC的连线指向左下方 |
如图是双缝干涉的实验装置示意图，S1、S2为双缝，P为光屏．当用绿色的平行激光束从左边照射双缝时，可在光屏P上得到干涉条纹，下列判断正确的是（ ）| A． | 减小双缝间的距离，干涉条纹间的距离将减小 | |
| B． | 增大双缝到屏的距离，干涉条纹间的距离将增大 | |
| C． | 将绿光换为红光，干涉条纹间的距离将增大 | |
| D． | 将绿光换为紫光，干涉条纹间的距离将增大 |
如图所示，从地面上A点发射一枚远程弹道导弹，假设导弹仅在地球引力作用下，沿ACB椭圆轨道飞行击中地面目标B，C为轨道的远地点，距地面高度为h．已知地球半径为R，地球质量为M，引力常量为G．则下列结论正确的是（ ）| A． | 导弹在C点的速度大于$\sqrt{\frac{GM}{R+h}}$ | B． | 导弹在C点的速度等于$\sqrt{\frac{GM}{R+h}}$ | ||
| C． | 导弹在C点的加速度等于$\frac{GM}{（R+h）^{2}}$ | D． | 导弹在C点的加速度大于$\frac{GM}{（R+h）^{2}}$ |
图所示，一束的光波以45°的入射角，从AB面射入图所示的透明三棱镜中，棱镜折射率n=$\sqrt{2}$．下列说法正确的是（ ）| A． | 光线在AC面上发生全反射，从BC面上射出时与BC垂直 | |
| B． | 光线在AC面上发生全反射，从BC面上射出时与BC不垂直 | |
| C． | 光线在AC面上不发生全反射，从BC面上射出时与BC不垂直 | |
| D． | 光线在AC面上不发生全反射，从BC面上射出时与BC垂直 |