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过山车是游乐场中常见的设施.下图是一种过山车的简易模型,它由水平轨道和在竖直平面内的三个圆形轨道组成,B、C、D分别是三个圆形轨道的最低点,B、C间距与C、D间距相等,半径R1=2.0 m、R2=1.4 m.一个质量为m=1.0 kg的小球(视为质点),从轨道的左侧A点以v0=12.0 m/s的初速度沿轨道向右运动,A、B间距L1=6.0 m.小球与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.2,圆形轨道是光滑的.假设水平轨道足够长,圆形轨道间不相互重叠.重力加速度取g=10 m/s2,计算结果保留小数点后一位数字.试求:
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(1)小球在经过第一个圆形轨道的最高点时,小球的速度大小;(2)如果小球恰能通过第二圆形轨道,B、C间距应是多少;(3)在满足(2)的条件下,如果要使小球不能脱离轨道,在第三个圆形轨道的设计中,半径R3应满足的条件.
过山车是游乐场中常见的设施.下图是一种过山车的简易模型,它由水平轨道和在竖直平面内的三个圆形轨道组成,
B、C、D分别是三个圆形轨道的最低点,B、C间距与C、D间距相等,半径R1=2.0 m、R2=1.4 m.一个质量为m=1.0 kg的小球(视为质点),从轨道的左侧A点以v0=12.0 m/s的初速度沿轨道向右运动,A、B间距L1=6.0 m.小球与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.2,圆形轨道是光滑的.假设水平轨道足够长,圆形轨道间不相互重叠.重力加速度取g=10 m/s2,计算结果保留小数点后一位数字试求(1)小球在经过第一个圆形轨道的最高点时,轨道对小球作用力的大小;
(2)如果小球恰能通过第二圆形轨道,B、C间距L应是多少;
(3)在满足(2)的条件下,如果要使小球不能脱离轨道,在第三个圆形轨道的设计中,半径R3应满足的条件;小球最终停留点与起点A的距离.
| ×10 | -7 |
| ×10 | -7 |
(2)如图是某同学用打点计时器研究小车做匀变速直线运动时打出的一条纸带,A、B、C、D、E为该同学在纸带上所选的计数点,相邻计数点间的时间间隔为△t.由图可知,打点计时器打下D点时小车的瞬时速度为
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| 2△t |
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| 2△t |
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4
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4
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(3)实验室有一闲置的电流表A1,实验员为测定它的内阻r1的精确值,
有如下器材:
电流表A1(量程300mA,内阻约为5Ω) 电流表A2(量程600mA,内阻约为1Ω)
电压表V(量程为15V,内阻约为3kΩ) 定值电阻R0=5Ω
滑动变阻器R1 ( 最大阻值10Ω,额定电流为1A)
滑动变阻器R2(最大阻值250Ω 额定电流为0.3A)
电源 E,电动势为3V,内阻较小 导线,电键若干
①要求电流表A1的示数从零开始变化,而且能多测几组数据,尽可能减少误差,在答题卷的方框中画出测量用的电路图,并在图中标出所用的器材的代号.
②若选测量的数据中的一组来计算电流表A1的内阻r1,则r1的表达式为r1=
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| ||||||
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| R | 0 |
| I | 1 |
| I | 2 |
| A | 1 |
| A | 2 |
| R | 0 |
| I | 1 |
| I | 2 |
| A | 1 |
| A | 2 |
(20分)
Ⅰ(10分)
在“探究弹簧弹力大小与伸长量的关系”实验中,甲、乙两位同学选用不同的橡皮绳代替弹簧,为测量橡皮绳的劲度系数,他们在橡皮绳下端依次逐个挂上钩码(每个钩码的质量均为m=0.jkg,取g=10m/s2),并记录绳下端的坐标X加i(下标i表示挂在绳下端钩码个数)。然后逐个拿下钩码,同样记录绳下端面的坐标X减i,绳下端面坐标的值Xi=(X加i+ X减i)/2的数据如下表:
|
挂在橡皮绳下端的钩码个数 |
橡皮绳下端的坐标(Xi/mm)[来源:学_科_网] |
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甲 |
乙 |
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|
1 |
216.5 |
216.5 |
|
2 |
246.7 |
232.0 |
|
3 |
284.0 |
246.5 |
|
4 |
335.0 |
264.2 |
|
5 |
394.5 |
281.3 |
|
6 |
462.0 |
301.0 |
(1)同一橡皮绳的X加i X减i(大于或小于);
(2) 同学的数据更符合实验要求(甲或乙);
(3)选择一组数据用作图法得出该橡皮绳的劲度系数k(N/m);
(4)为了更好的测量劲度系数,在选用钩码时需考虑的因素有哪些?
Ⅱ. (10分)
在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,某同学测得电流—电压的数据如下表所示:
|
电流I/mA |
2.7 |
5.4 |
12.4 |
19.5 |
27.8 |
36.4 |
47.1 |
56.1 |
69.6 |
81.7 |
93.2 |
|
电压U/V |
0.04 |
0.08 |
0.21 |
0.54 |
1.30 |
2.20 |
3.52 |
4.77 |
6.90 |
9.12 |
11.46 |
(1)用上表数据描绘电压随电流的变化曲线;
(2)为了探究灯丝电阻与温度的关系,已作出电阻随电流的变化曲线如图所示;请指出图线的特征,并解释形成的原因。
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某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性曲线,可供选用的器材如下:
小灯泡L,规格“4.0 V,0.7 A”;
电流表A1,量程3 A,内阻约为0.1 Ω;
电流表A2,量程0.6 A,内阻r2=0.2 Ω;
电压表V,量程3 V,内阻rV=9 kΩ
标准电阻R1,阻值1 Ω;
标准电阻R2,阻值3 kΩ;
滑动变阻器R,阻值范围0~10 Ω;
学生电源E,电动势6 V,内阻不计;
开关S及导线若干.![]()
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①甲同学设计了如图所示的电路来进行测量,当通过L的电流为0.46 A时,电压表的示数如图所示,此时L的电阻为________Ω. (2分)
②乙同学又设计了如图所示的电路来进行测量,电压表指针指在最大刻度时,加在L上的电压值是________V. (2分)
③学习小组认为要想更准确地描绘出L完整的伏安特性曲线,需要重新设计电路.请你在乙同学的基础上利用所供器材,在图4所示的虚线框内补画出实验电路图.并在图上标明所选器材代号.(4分)