14.如圖1所示,某學生實驗小組借用“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗裝置,進行“探究做功與物體速度變化的關(guān)系”的實驗:

(1)實驗時使小車在砝碼和托盤的牽引下運動,以此定量探究細繩拉力做功與小車速度變化的關(guān)系.
①實驗準備了打點計時器及配套的電源、導線、復寫紙及如圖1所示的器材.若要完成該實驗,必需的實驗器材還有天平、刻度尺.

②為達到平衡摩擦力的目的,取下細繩和托盤,通過調(diào)節(jié)墊片的位置,改變長木板傾斜程度,根據(jù)打出的紙帶判斷小車是否做勻速直線運動.
③實驗開始時,先調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度,使牽引小車的細繩與木板平行.這樣做的目的是D(填字母代號).
A.避免小車在運動過程中發(fā)生抖動
B.可使打點計時器在紙帶上打出的點跡清晰
C.可以保證小車最終能夠?qū)崿F(xiàn)勻速直線運動
D.可在平衡摩擦力后使細繩拉力等于小車受的合力
(2)連接細繩及托盤,放入砝碼,通過實驗得到圖2所示的紙帶.紙帶上O為小車運動起始時刻所打的點,選取時間間隔為0.1s的相鄰計數(shù)點A、B、C、D、E、F、G.

實驗時測得小車的質(zhì)量為M=200g,小車所受細繩的拉力為F=0.2N.
各計數(shù)點到O的距離為x,對應時刻小車的瞬時速度為V,小車所受拉力做的功為W.請補填表中空格(結(jié)果保留小數(shù)點后四位).
計數(shù)點x/mV/(m•s-1V2/(m2•s-2W/J
A0.15500.55600.30910.0310
B0.21600.65550.42970.0432
C0.28610.75500.57000.0572
D0.36700.85700.73440.0734
E0.4575
F0.55751.0511.1050.1115
G0.66771.1501.3230.1335
(3)為了驗證猜想,請根據(jù)(2)中收集的數(shù)據(jù)在圖3的坐標系中作出最能直觀反映W與V之間關(guān)系的圖象.

分析 根據(jù)該實驗的實驗原理、要求和減少誤差的角度分析,平衡摩擦力作用后,進行實驗過程中需要用刻度尺測量紙帶上點的距離,用天平測出小車的質(zhì)量,需要改變砝碼的質(zhì)量來代替小車的拉力.根據(jù)W=Fs求出砂桶及砂的總重力做功,根據(jù)勻變速直線運動的平均速度等于中點時刻的瞬時速度求初末位置的速度,即可得到動能的變化量,從而寫出探究結(jié)果表達式,根據(jù)此表達式分析所需要的測量儀器.

解答 解:(1)①根據(jù)本實驗的實驗原理是合外力所做的功等于動能的變化量,通過研究紙帶來研究小車的速度,利用天平測量小車的質(zhì)量,利用砝碼的重力代替小車的合外力,所以需要刻度尺來測量紙帶上點的距離和用天平測得小車的質(zhì)量,即還需要刻度尺,天平(帶砝碼).
②為達到平衡摩擦力的目的,取下細繩和托盤,通過調(diào)節(jié)墊片的位置,改變長木板傾斜程度,根據(jù)打出的紙帶判斷小車是否做勻速直線運動;
③實驗過程中,為減少誤差,提高實驗的精確度,他先調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度,使牽引小車的細繩與木板平行,目的是消除摩擦帶來的誤差,即平衡摩擦力后,使細繩的拉力等于小車的合力,故ABC錯誤,D正確.故選:D.
(2)打E點的速度:vE=$\frac{DF}{2T}$=$\frac{0.5575-0.3670}{2×0.1}$=0.9525m/s,vE2=0.95252≈0.9073m2/s2,功:W=mgh=0.2×10×0.4595≈0.0915J;
(3)根據(jù)表中各計數(shù)點的實驗數(shù)據(jù)在圖中標出對應的坐標點,并畫出v2-s圖線:

故答案為:(1)①天平、刻度尺;②勻速直線運動;③D;(2)0.9525;0.9073;0.0915;(3)圖象如圖所示.

點評 該題全面考查探究“合外力做功與物體動能變化的關(guān)系”實驗的原理,步驟,注意事項和數(shù)據(jù)的分析.這就要求我們隊該實驗由全面的掌握.題目的難度適中.明確實驗原理往往是解決實驗問題的關(guān)鍵,該實驗的一些操作和要求與探究力、加速度、質(zhì)量之間關(guān)系的實驗類似可以類比學習.

練習冊系列答案
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4.在光滑水平面內(nèi)建立xoy坐標系,質(zhì)量為m=4kg的質(zhì)點正沿y軸正方向勻速運動,其速度為v0=2m/s.如圖所示,當質(zhì)點運動到原點O處時開始受到沿+x方向的恒力F作用.
(1)若要使質(zhì)點能經(jīng)過坐標為(4,2)的p點,則恒力F大小為多大?
(2)設質(zhì)點自O點經(jīng)過一段時間后到達某點q,其坐標為(x0,y0),若作質(zhì)點運動軌跡在q點的切線,則切線反向延長線與y軸相交,交點縱坐標一定為$\frac{{y}_{0}}{2}$,試證明.

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5.如圖所示,電阻可忽略的光滑“U”形金屬框架固定在水平面上,處于豎直向下的勻強磁場中.電阻為R的ab棒在恒力F作用下從靜止開始向右運動,下列說法正確的是( 。
A.ab棒做勻加速運動B.回路中電流先增大后不變
C.a點電勢比b點電勢高D.ab棒受到水平向右的安培力

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2.對于真空中電荷量為q的靜止點電荷而言,當選取離點電荷無窮遠處的電勢為零時,離點電荷距離為r的位置的電勢為φ=$\frac{kq}{r}$(k為靜電力常量),如圖所示,兩電荷量大小均為Q的異種點電荷相距為d+R,現(xiàn)將一質(zhì)子(電荷量為e)從兩電荷連線上的A點沿以負電荷為圓心、半徑為R的半圓形軌跡ABC移到C點,在質(zhì)子從A到C的過程中,系統(tǒng)電勢能的變化情況為( 。
A.減少$\frac{2kQeR}{7gjgbjo^{2}-{R}^{2}}$B.增加$\frac{2kQeR}{0ie7wue^{2}+{R}^{2}}$C.減少$\frac{2kQeR}{d(d+2R)}$D.增加$\frac{2kQeR}{d(d+2R)}$

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9.為了探究質(zhì)量一定時加速度與力的關(guān)系,一同學設計了如圖1所示的實驗裝置.其中M為帶滑輪的小車的質(zhì)量,m為砂和砂桶的質(zhì)量.(滑輪質(zhì)量不計)

(1)實驗時,一定要進行的操作是BCD.(填選項前的字母)
A.用天平測出砂和砂桶的質(zhì)量.
B.將帶滑輪的長木板右端墊高,以平衡摩擦力.
C.小車靠近打點計時器,先接通電源,再釋放小車,打出一條紙帶,同時記錄彈簧測力計的示數(shù).
D.改變砂和砂桶的質(zhì)量,打出幾條紙帶.
E.為減小誤差,實驗中一定要保證砂和砂桶的質(zhì)量m遠小于小車的質(zhì)量M
(2)該同學在實驗中得到如圖2所示的一條紙帶(兩計數(shù)點間還有兩個點沒有畫出),已知打點計時器采用的是頻率為50Hz的交流電,根據(jù)紙帶可求出小車的加速度為1.3m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).
(3)以彈簧測力計的示數(shù)F為橫坐標,加速度為縱坐標,畫出的a-F圖象是一條直線,圖線與橫坐標的夾角為θ,求得圖線的斜率為k,則小車的質(zhì)量為D.(填選項前的字母)
A.2tanθ           B.$\frac{1}{tanθ}$             C.k             D.$\frac{2}{k}$.

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

19.質(zhì)量不計的直角形支架兩端分別連接質(zhì)量為2m和3m的小球A和B.支架的兩直角邊長度分別為2l和l,支架可繞固定軸O在豎直平面內(nèi)無摩擦轉(zhuǎn)動,如圖所示.開始時OA邊處于水平位置,由靜止釋放,則( 。
A.A球的最大速度為2$\sqrt{gL}$
B.A球的速度最大時,兩小球的總重力勢能最小
C.A球的速度最大時,A桿與豎直方向的夾角為37°
D.當B球第一次擺到最高點時,B桿與水平方向的夾角為37°

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6.某同學設計的散熱排風控制電路如圖所示,M為排風扇,R0是半導體熱敏電阻,其阻值隨溫度升高而減小,R是可變電阻.控制開關(guān)電路具有下列特性:當A點電勢φA<φ0時,控制開關(guān)處于斷路狀態(tài);當φA≥φ0時,控制開關(guān)接通電路,M開始運轉(zhuǎn).下列說法中正確的是( 。
A.環(huán)境溫度升高時,A點電勢升高
B.可變電阻R 阻值調(diào)大時,A點電勢降低
C.可變電阻R 阻值調(diào)大時,排風扇開始工作的臨界溫度升高
D.若用金屬熱電阻代替半導體熱敏電阻,電路仍能正常工作

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

3.下列哪些會使g的測量值偏小A、C,哪些會使g的測量值偏大B、D、E.
(A)測擺長時只量了擺線長
(B)測擺長將擺線拉得過緊
(C)擺線未系緊,擺動時擺長逐漸變長
(D)將n次全振動誤記為n+1次
(E)啟動秒表時按下過遲.

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4.如圖甲所示的電路中,恒流源可為電路提供恒定電流I0,R為定值電阻,電流表、電壓表均可視為理想電表.某同學利用該電路研究滑動變阻器RL消耗的電功率.改變RL的阻值,記錄多組電流、電壓的數(shù)值,得到如圖乙所示的U-I關(guān)系圖線.

回答下列問題:
(1)滑動觸頭向下移動時,電壓表示數(shù)減小(填“增大”或“減小”).
(2)I0=1.0A.
(3)RL消耗的最大功率為5W(保留一位有效數(shù)字).

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同步練習冊答案