摘要:11.如图43所示.在匀速转动的水平圆盘上.沿半径方向放置两个用细线相连的质量均为m的小物体A.B.它们到转轴的距离分别为rA=20 cm.rB=30 cm.A.B与盘面间最大静摩擦力均为重力的0.4倍.试求: (1)当细线上开始出现张力时.圆盘的角速度ω0. (2)当A开始滑动时.圆盘的角速度ω. (3)当A即将滑动时.烧断细线.A.B运动状态如何?(g取10 m/s2) 解析:最初圆盘转动角速度较小.A.B随圆盘做圆周运动所需向心力较小.可由A.B与盘面间静摩擦力提供.由于rB>rA.由公式F=mω2r可知.B所需向心力较大,当B与盘面间静摩擦力达到最大值时(此时A与盘面间静摩擦力还没有达到最大).若继续增大转速.则B将做离心运动而拉紧细线.使细线上出现张力.转速越大.细线上张力越大.使得A与盘 面间静摩擦力增大.当A与盘面间静摩擦力也达到最大时.A将开始滑动. (1)kmg=mωrB ω0== rad/s=3.65 rad/s 图44 (2)分析此时A.B受力情况如图44所示.根据牛顿第二定律有: 对A:f静m-T=mω2rA① 对B:f静m+T=mω2rB② 其中f静m=kmg③ 联立①②③解得ω== rad/s =4 rad/s (3)烧断细线.T消失.A与盘面间静摩擦力减小后继续随圆盘做圆周运动.而B由于f静m不足以提供向心力而做离心运动. 答案:4 rad/s (3)A随圆盘做圆周运动.B做离心运动

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Ⅰ.用如图1所示的实验装置探究加速度与力、质量的关系(交流电频率为50Hz):

(1)按实验要求安装好器材后,应按一定步骤进行实验,下述操作步骤的安排顺序不尽合理,请将合理的顺序以字母代号填写在横线上:
D、C、E、A、B、F
D、C、E、A、B、F

A.保持重物(砝码及砝码盘)的质量不变,在小车里加砝码,测出加速度,重复几次
B.保持小车质量不变,改变重物(砝码及砝码盘)的质量,测出加速度,重复几次
C.用天平测出小车的质量
D.平衡摩擦力,使小车近似做匀速直线运动
E.挂上重物,接通打点计时器的电源,放开小车,在纸带上打下一系列的点
F.根据测量的数据,分别画出a-F和a-
1
m
的图线
(2)图2所示是某同学通过实验得到的一条纸带,他在纸带上取A、B、C、D、E、F、G等7个计数点(每相邻两个计数点之间还有4个点没有画出),将毫米刻度尺放在纸带上.根据下图可知,打下E点时小车的速度为
0.20
0.20
m/s.小车的加速度为
0.40
0.40
m/s2.(计算结果均保留两位有效数字)
Ⅱ.有一节干电池,电动势大约为1.5V,内电阻约为1.0Ω.某实验小组的同学们为了比较准确地测出该电池的电动势和内电阻,他们在老师的支持下得到了以下器材:
A.电压表V(15V,10kΩ)
B.电流表G(量程3.0mA,内阻Rg=10Ω)
C.电流表A(量程0.6A,内阻约为0.5Ω)
D.滑动变阻器R1(0~20Ω,10A)
E.滑动变阻器R2(0~100Ω,1A)
F.定值电阻器R3=990Ω
G.开关S和导线若干
(1)为了能准确地进行测量,同时为了操作方便,实验中应选用的滑动变阻器是
D
D
.(填写器材编号)
(2)请在虚线框内(图1)画出他们采用的实验原理图.(标注所选择的器材符号)
(3)该小组根据实验设计的原理图测得的数据如下表,为了采用图象法分析处理数据,请你在图2所示的坐标纸上选择合理的标度,作出相应的图线.
序号 1 2 3 4 5 6
电流表G(I1/mA) 1.37 1.35 1.26 1.24 1.18 1.11
电流表A(I2/A) 0.12 0.16 0.21 0.28 0.36 0.43

(4)根据图线求出电源的电动势E=
1.48
1.48
V(保留三位有效数字),电源的内阻r=
0.84
0.84
Ω(保留两位有效数字).
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(1)某实验小组利用如图甲所示的装置验证牛顿第二定律.他们将拉力传感器一端与细绳相连,另一端固定在小车上,用拉力传感器及数据采集器记录小车受到的拉力F的大小;小车后面的打点计时器,通过拴在小车上的纸带,可测量小车匀加速运动的速度与加速度.图乙中的纸带上A、B、C为三个计数点,每两个计数点间还有打点计时器所打的4个点未画出,打点计时器使用的是50Hz交流电源.

①由图乙,AB两点间的距离为S1=3.27cm,AC两点间的距离为S2=
8.00
8.00
cm,小车此次运动经B点时的速度vB=
0.400
0.400
m/s,小车的加速度a=
1.46
1.46
m/s2;(保留三位有效数字)
②要验证牛顿第二定律,除了前面提及的器材及已测出的物理量外,实验中还要使用
天平
天平
来测量出
小车的总质量
小车的总质量

③由于小车受阻力f的作用,为了尽量减小实验的误差,需尽可能降低小车所受阻力f的影响,以下采取的措施中必要的是
A
A

A、适当垫高长木板无滑轮的一端,使未挂钩码的小车被轻推后恰能拖着纸带匀速下滑
B、应使钩码总质量m远小于小车(加上传感器)的总质量M
C、定滑轮的轮轴要尽量光滑
(2)某同学用如图甲所示的电路测量两节干电池串联而成的电池组的电动势E和内电阻r,R为电阻箱.实验室提供的器材如下:电压表(量程0~3V,内阻约3kΩ),电阻箱(阻值范围0~99.9Ω);开关、导线若干.
①请根据图甲的电路图,在图乙中画出连线,将器材连接成实验电路;
②实验时,改变并记录电阻箱R的阻值,记录对应电压表的示数U,得到如下表所示的若干组 R、U的数据.根据图丙所示,表中第4组对应的电阻值读数是
13.9
13.9
Ω;
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
电阻R/Ω 60.5 35.2 20.0 9.9 5.8 4.3 3.5 2.9 2.5
电压U/V 2.58 2.43 2.22 2.00 1.78 1.40 1.18 1.05 0.93 0.85
③请推导
1
U
1
R
的函数关系式(用题中给的字母表示)
1
U
=
1
E
+
r
ER
1
U
=
1
E
+
r
ER
,根据实验数据绘出如图丁所示的
1
U
-
1
R
图线,由图线得出电池组的电动势E=
2.86
2.86
V,内电阻r=
5.86
5.86
Ω.(保留三位有效数字)
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(1)某同学用如图1所示的装置进行“验证动量守恒定律”的实验:

①先测出可视为质点的两材质相同滑块A、B的质量分别为m、M及滑块与桌面间的动摩擦因数μ.
②用细线将滑块A、B连接,使A、B间的轻弹簧处于压缩状态,滑块B恰好紧靠桌边.
③剪断细线,测出滑块B做平拋运动的水平位移x1,滑块A沿水平桌面滑行距离为x2(未滑出桌面).
为验证动量守恒定律,写出还需测量的物理量及表示它们的字母
物体B下落的高度h
物体B下落的高度h
;如果动量守恒,需要满足的关系式为
Mx1
g
2h
═m
2gμx2
Mx1
g
2h
═m
2gμx2

(2)某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究功和动能变化的关系,如图2所示,他们将拉力传感器固定在小车上,用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连,用拉力传感器记录小车受到拉力的大小.在水平桌面上相距50.0cm的A、B两点各安装一个速度传感器,记录小车通过A、B时的速度大小.小车中可以放置砝码.
(Ⅰ)实验中木板略微倾斜,这样做目的是
CD
CD

A.是为了使释放小车后,小车能匀加速下滑
B.是为了增大小车下滑的加速度
C.可使得细线拉力做的功等于合力对小车做的功
D.可使得小车在未施加拉力时做匀速直线运动
(Ⅱ)实验主要步骤如下:
①测量
小车、砝码
小车、砝码
和拉力传感器的总质量M1;把细线的一端固定在拉力传感器上,另一端通过定滑轮与钩码相连;正确连接所需电路.
②将小车停在C点,接通电源,
静止释放小车
静止释放小车
,小车在细线拉动下运动,记录细线拉力及小车通过A、B时的速度.
③在小车中增加砝码,或增加钩码个数,重复②的操作.
(Ⅲ)下表是他们测得的一组数据,其中M1是传感器与小车及小车中砝码质量之和,|v
 
2
2
-v
 
2
1
|是两个速度传感器记录速度的平方差,可以据此计算出动能变化量△E,F是拉力传感器受到的拉力,W是拉力F在A、B间所做的功.表格中△E3=
0.600
0.600
,W3=
0.610
0.610
 (结果保留三位有效数字).
次数 M1/kg |v
 
2
2
-v
 
2
1
|/(m/s)2
△E/J F/N W/J
1 0.500 0.760 0.190 0.400 0.200
2 0.500 1.65 0.413 0.840 0.420
3 0.500 2.40 △E3 1.220 W3
4 1.000 2.40 1.20 2.420 1.21
5 1.000 2.84 1.42 2.860 1.43
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I.在探究摩擦力的实验中,用传感器(其余电路部分未画)水平拉一放在水平桌面上的小木块,如图1所示,小木块的运动状态与计算机的读数如下表所示(每次实验时,木块与桌面的接触面相同),则通过分析下表可知以下判断中正确的是______

实验次数小木块的运动状态计算机读数(N)
1静止2.2
2静止3.4
3直线加速3.8
4直线匀速3.2
5直线减速1.9
6静止1.2
A.木块受到的最大静摩擦力为3.8N
B.木块受到的最大静摩擦力可能为3.4N
C.在这六次实验中,木块受到的摩擦力大小有三次是相同的
D.在这六次实验中,木块受到的摩擦力大小各不相同
II.有一个小灯泡上标有“4V,2W”的字样,现在要用伏安法测量这个小灯泡的伏安特性曲线.现有下列器材供选用:______
A.电压表V1(0~5V,内阻约10kΩ)B.电压表V2(0~10V,内阻约20kΩ)
C.电流表A1(0~0.3A,内阻约1Ω)D.电流表A2(0~0.6A,内阻约0.4Ω)
E.滑动变阻器R1(0~10Ω,2A)F.滑动变阻器R2(0~100Ω,0.2A)
G.学生电源(直流6V)、开关及导线
(1)为了调节方便,测量尽可能准确,实验中应选用电压表______,电流表______,滑动变阻器______.(填器材的前方选项符号,如A,B)
(2)为使实验误差尽量减小,要求从零开始多取几组数据;请在图2的方框中画出实验电路图.

(3)某同学通过实验得到的数据画出了该小灯泡的伏安特性曲线,如图3所示,若用电动势为4.0V、内阻为8Ω的电源直接给该小灯泡供电,则该小灯泡的实际功率是______W.
(4)P为上图中图线上的一点,PN为图线上P点的切线、PQ为U轴的垂线,PM为I轴的垂线,下列说法中正确的是______
A.随着所加电压的增大,小灯泡的电阻增大
B.随着所加电压的增大,小灯泡的电阻减小
C.对应P点,小灯泡的电阻约为5.33Ω
D.对应P点,小灯泡的电阻约为24.0Ω
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