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(22分)整个装置图如图所示，在光滑绝缘水平面上固定一竖直的表面光滑的挡板，ABCD为挡板与水平面的交线，其中ABC为直线，CD为半径R＝4.0 m的圆弧，C点为AC直线与CD圆弧的切点。整个装置置于真空中两有界的与水平面平行的匀强电场中，MN为两电场的分界面与水平面的交线，且MN垂直于AB，在MN的左侧有一沿AB方向场强大小为E1＝5.0×10 5 V/m的匀强电场，在MN的右侧有一沿MN方向场强大小为E2＝1.0×107 V/m的匀强电场。质量m2＝4.0×10－2 kg的不带电金属小球静置于C点，电量为q＝＋2.0×10－6 C、质量为m1＝1.0×10－2 kg的小球Q自A点静止释放(P、Q两金属球的大小完全相同)。已知AB＝0.5 m，BC＝1.20 m，cos10°＝0.985，＝π，简谐振动的周期公式为T＝2π，式中m为振子的质量，k是回复力与位移大小的比值且为常数。试求P、Q两球在距A点多远处第二次相碰(不计碰撞时机械能损失和电荷间的相互作用力，结果取三位有效数字)。
一物理兴趣小组用以下装置测量滑块与长为L=1m的轨道之间的滑动摩擦因数以及探究滑块在沿轨道向上运动时所受合力做功与动能变化的关系。
（1） 测量滑块与轨道之间的滑动摩擦因数。
轨道上安装有两个光电门，其中光电门1的位置可移动。当一带有宽度为d=1cm的遮光条的滑块自轨道上滑下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光条通过光电门1、2所用的时间分别为Δt1 、Δt2 。使滑块以一定初速度下滑，调节轨道右端距桌面的高度，最终使Δt1 =Δt2 ，并用米尺测量出轨道右端距桌面的高度h=25cm ；则滑块与轨道之间的滑动摩擦因数 μ=________；
（2） 探究滑块在沿轨道向上运动时所受合力做功与动能变化的关系。
撤掉光电门2，保持实验（1）中h不变，在轨道右端安装一光滑的定滑轮，用细绳连接滑块与力传感器（与电脑相连，其所受拉力可直接由电脑显示），细线横跨过定滑轮，传感器连接一重物，如图所示，操作：遮光条与光电门1距离x可从刻度尺上读出，通过改变光电门的位置，来获得多组数据；每次均由轨道底（低）（此处最好改为同一位置）端无初速度释放滑块，与光电门相连的计时器显示出每次遮光条通过光电门1所用的时间Δt，并做好记录，如下表所示
|
|
第一次 |
第二次 |
第三次 |
第四次 |
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x(cm) |
10.0 |
22.6 |
50.0 |
62.4 |
|
Δt(s) |
0.0101 |
0.0067 |
0.0045 |
0.0040 |
|
V(m/s) |
0.99 |
1.50 |
2.24 |
|
①请你根据以上题干中及图表内的信息，求解第四次实验中获得的速度
= ________；（保留三位有效数字）
②要验证受合力做功与动能变化的关系，还需要测出的物理量是（ ）
A．力学传感器的质量
B . 滑块与遮光条的质量
C．重物的质量
D. 滑块每次从静止开始滑到光电门所用的时间
③一位同学每次实验得到力传感器的数值都为19.8N，并根据以上图表中数据做出了v2----x图像，如图所示。根据图像请你求出滑块的质量M=________；（重力加速度g=9.8m/s2）
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| s |
| t |
（2）利用图1所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度．一斜面上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处，光电门甲的位置可移动，当一带有遮光片的滑块自斜面上滑下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t．改变光电门甲的位置进行多次测量，每次都使滑块从同一点由静止开始下滑，并用米尺测量甲、乙之间的距离s，记下相应的t值；所得数据如下表所示．
| s（m） | 0.500 | 0.600 | 0.700 | 0.800 | 0.900 | 0.950 |
| t（ms） | 292.9 | 371.5 | 452.3 | 552.8 | 673.8 | 776.4 |
| s/t（m/s） | 1.71 | 1.62 | 1.55 | 1.45 | 1.34 | 1.22 |
①已知滑块沿斜面下滑时做匀加速运动，滑块加速度的大小a、滑块经过光电门乙时的瞬时速度v1、测量值s和t四个物理量之间所满足的关系式是
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
②根据表中给出的数据，在图2给出的坐标纸上画出
| s |
| t |
③由所画出的s/t-t图线，得出滑块加速度的大小为a=
（1）滑块加速度的大小a、滑块经过光电门乙时的瞬时速度v1、测量值s和t四个物理量之间所满足的关系式是
（2）根据表中给出的数据，在图2给出的坐标纸上画出
| s（m） | 0.500 | 0.600 | 0.700 | 0.800 | 0.900 | 0.950 |
| t（ms） | 292.9 | 371.5 | 452.3 | 552.8 | 673.8 | 776.4 |
| s/t（m/s） | 1.71 | 1.62 | 1.55 | 1.45 | 1.34 | 1.22 |
（4）若某同学做该实验时误将光电门乙的位置改变多次，光电门甲的位置保持不变，画出-t图线后，得出的纵坐标截距的物理含义为
在“利用单摆测重力加速度”的实验中。
（1）以下的做法中正确的是
| A．测量摆长的方法：用刻度尺量出从悬点到摆球间的细线的长 |
| B．测量周期时，从小球到达最大振幅位置开始计时，摆球完成50次全振动时，及时截止，然后求出完成一 次全振动的时间 |
| C．要保证单摆自始自终在同一竖直面内摆动； |
| D．单摆振动时，应注意使它的偏角开始时不能小于10°； |
（2）某同学先用米尺测得摆线长为97.43cm，用卡尺测得摆球直径如上图所示为 cm,则单摆的摆长为 cm；然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间如上图所示为 s。则单摆的周期为 s；当地的重力加速度为g= m/s2.
（3）下表是另一同学在实验中获得的有关数据
| 摆长L（m） | 0.5 | 0.6 | 0.8 | 1.1 |
| 周期平方T2（s2） | 2.2 | 2.4 | 3.2 | 4.2 |
②利用图象，求出的重力加速度为g= m/s2
（4）实验中，如果摆球密度不均匀，无法确定重心位置，一位同学设计了一个巧妙的方法不计摆球的半径。具体作法如下：第一次量得悬线长L1，测得振动周期为T1；第二次量得悬线长L2，测得振动周期为T2，由此可推得重力加速度为g= 。 查看习题详情和答案>>