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某同學設(shè)計了一個加速度傳感器，如圖所示．質(zhì)量為m的滑塊2可以在光滑的框架1中平移，滑塊兩側(cè)用勁度系數(shù)均為k的彈簧3拉著；R為滑動變阻器，4是滑片，它與變阻器任一端的電阻值都跟它到這兩端的距離成正比．變阻器的全長為l，兩個電池的電動勢均為E，內(nèi)阻可不計，按圖連接電路后，電壓表指針的零點調(diào)在中央，當P端電勢高于Q端時，指針向零點右側(cè)偏轉(zhuǎn)．現(xiàn)將框架1沿著x軸固定在運動的物體上，來測定沿x軸運動的加速度．
（1）當物體沿x軸正方向加速運動時，電壓表指針將向哪個方向偏轉(zhuǎn)？
（2）當電壓表的示數(shù)為U時，物體的加速度多大？

分析：（1）當系統(tǒng)水平向右做勻加速直線運動，滑塊向左移動，根據(jù)在電源的外電路中，順著電流的方向電勢降低判斷電勢的高低，即可判斷電壓表指針偏轉(zhuǎn)方向．
（2）電壓表（內(nèi)阻很大）測量滑動頭P與Q點間的電壓．設(shè)滑塊向左移動的距離為x，對滑塊研究，根據(jù)牛頓第二定律得到加速度與x的關(guān)系．由電阻定律和歐姆定律求出電壓表讀數(shù)與x的關(guān)系，再綜合得到加速度a與電壓表（內(nèi)阻很大）的示數(shù)U間的關(guān)系式．

解答：解：（1）當系統(tǒng)水平向右做勻加速運動時，滑塊向左移動，電壓表P端的電勢低于Q端的電勢，由題知，指針向左側(cè)偏轉(zhuǎn)．
（2）設(shè)系統(tǒng)加速度為a，滑塊向左移動的距離為x，則：
對滑塊根據(jù)牛頓第二定律得
2kx=ma
設(shè)電阻器單位長度的電阻為r，則電路中的電流為：I=

電壓表的示數(shù)為：U=Ixr
由以上各式解得：a=

U
答：
（1）當物體沿x軸正方向加速運動時，指針向左側(cè)偏轉(zhuǎn)．
（2）當電壓表的示數(shù)為U時，物體的加速度為

U．

點評：本題是力電綜合題，關(guān)鍵是尋找力與電聯(lián)系的紐帶，此題力電的橋梁是滑塊移動的距離．

練習冊系列答案

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相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（1）某校學習興趣小組在研究“探索小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗，圖1是某次實驗得出的紙帶，所用電源的頻率為
50H_Z，舍去前面比較密集的點，從0點開始，每5個連續(xù)點取1個計數(shù)點，標以1、2、3…．各計數(shù)點與0計數(shù)點之間的距離依次為
d₁=3cm，d₂=7.5cm，d₃=13.5cm，則：
（1）物體做

勻加速直線

的運動，理由是

相鄰的時間間隔位移之差相等

；
（2）物體通過1計數(shù)點的速度υ₁=

0.375

m/s；
（3）物體運動的加速度為a=

1.5

m/s²．

（2）某同學設(shè)計了一個探究加速度與物體所受合外力F及質(zhì)量M的關(guān)系實驗．圖2為實驗裝置簡圖，A為小車，B為打點計時器，C為裝有砂的砂桶（總質(zhì)量為m），D為一端帶有定滑輪的長木板．
①若保持砂和砂桶質(zhì)量m不變，改變小車質(zhì)量M，分別得到小車加速度a與質(zhì)量M及對應(yīng)的

數(shù)據(jù)如表1所示．
表1

次數(shù)

小車加速度a/（m?s^-2）

1.98

1.48

1.00

0.67

0.50

小車質(zhì)量M/kg

0.25

0.33

0.50

0.75

1.00

質(zhì)量倒數(shù)

/kg^-1

4.00

3.00

2.00

1.33

1.00

根據(jù)表1數(shù)據(jù)，為直觀反映F不變時a與M的關(guān)系，請在圖3所示的方格坐標紙中選擇恰當?shù)奈锢砹拷⒆鴺讼担⒆鞒鰣D線．
從圖線中得到F不變時，小車加速度a與質(zhì)量M之間存在的關(guān)系是

a與M成反比

．
②某同學在探究a與F的關(guān)系時，把砂和砂桶的總重力當作小車的合外力F，作出a-F圖線如圖4所示，試分析圖線不過原點的原因是

平衡摩擦力時木板傾角太大

，圖線上部彎曲的原因是

沒有滿足砂和砂桶的總質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量M

．
③在這個實驗中，為了探究兩個物理量之間的關(guān)系，要保持第三個物理量不變，這種探究方法叫做

控制變量

法．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（2011?安慶二模）

Ⅰ．如圖1是“探究小車速度隨時間變化規(guī)律”的實驗中打出的一條紙帶，已知交流電源的頻率是50HZ，紙帶上每兩個計數(shù)點間還有四個點未畫出，則在打D點時，小車的速度是

0.23

m/s，如果小車系在紙帶的F端，那么小車將做

勻減速

直線運動（填“勻加速”或“勻減速”）．
Ⅱ．某同學用如圖2所示電路測量一毫安表的內(nèi)阻，現(xiàn)提供器材如下：
a．待測毫安表（量程為3mA，內(nèi)阻約300Ω）
b．電源（電動勢約3V，內(nèi)阻不計）
c．定值電阻R₀（作保護電阻用，阻值有400Ω、800Ω、2000Ω三個電阻備選）
d．電阻箱R
e．開關(guān)S，導線若干
（1）為了保護整個電路，定值電阻R₀應(yīng)選

800

Ω阻值的電阻；
（2）該同學先把電阻箱調(diào)到最大值，閉合開關(guān)S，接著調(diào)節(jié)電阻箱使其阻值為R₁時，毫安表的指針指在滿刻度的三分之一處，再調(diào)節(jié)電阻箱使其阻值為R₂時，毫安表的指針指在滿刻度的三分之二處，則毫安表的內(nèi)阻R_A=

R_A=R₁-2R₂-R₀

（用R₀、R₁、R₂表示）．
Ⅲ．某同學設(shè)計了一個探究平拋運動特點的實驗裝置，如圖3所示：在水平桌面上放置一個斜面，讓鋼球從斜面上滾下，滾過桌面后鋼球便做平拋運動．在鋼球拋出后經(jīng)過的地方，水平放置一塊木板（還有一個用來調(diào)節(jié)木板高度的支架，圖中未畫）木板上放一張白紙，白紙上有復寫紙，這樣便能記錄鋼球在白紙上的落點，桌子邊緣鋼球經(jīng)過的地方掛一條鉛垂線．
（1）要完成本實驗，還需要的實驗器材是

刻度尺

；
（2）利用本實驗裝置進行的探究，下列說法正確的是：

ACD

A．每次實驗過程中，鋼球必須從同一位置由靜止?jié)L下
B．實驗裝置中的斜面必須是光滑的
C．若已知鋼球在豎直方向做自由落體運動，可以探究鋼球在水平方向上的運動規(guī)律
D．若已知鋼球在水平方向上做勻速直線運動，可以探究鋼球在豎直方向上的運動規(guī)律．

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科目：高中物理 來源： 題型：

在研究性學習中，某同學設(shè)計了一個測定帶電粒子比荷的實驗，其實驗裝置如圖所示．a(chǎn)bcd 是一個長方形盒子，在 ad 邊和 cd 邊上各開有小孔f和e，e 是 cd 邊上的中點，熒光屏 M 貼著cd放置，能顯示從 e 孔射出的粒子落點位置．盒子內(nèi)有一方向垂直于 abcd 平面的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為 B．粒子源不斷地發(fā)射相同的帶電粒子，粒子的初速度可以忽略．粒子經(jīng)過電壓為U的電場加速后，從 f 孔垂直于 ad 邊射入盒內(nèi)．粒子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后恰好從e孔射出．若已知 fd=cd=L，不計粒子的重力和粒子之間的相互作用力．求：
（1）帶電粒子的荷質(zhì)比 q/m
（2）帶電粒子在磁場中運動的速度大小 v．
（3）帶電粒子在磁場中運動的時間 t （可用反三角函數(shù)表示）．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（1）為測量玩具遙控汽車的額定功率，某同學用天平測出其質(zhì)量為0.6kg；小車的最大速度由打點計時器打出的紙帶來測量．主要實驗步驟有：
A、將小車的尾部系一條長紙帶，紙帶通過打點計時器；
B、接通打點計時器（電源頻率為50Hz）．使小車以額定功率加速至最大速度，繼續(xù)運行一段時間后關(guān)閉小車的發(fā)動機，使其在地面上滑行直至停下；
C、處理紙帶上打下的點跡．
①由紙帶知遙控車的最大速度為

；汽車滑行時的加速度為

②汽車滑行時的阻力為

；其額定功率為

（2）某同學設(shè)計了一個測定液體電阻率的實驗．他在一根均勻的長玻璃管兩端裝上兩個橡膠塞和鉑電極，如圖所示，兩電極相距L=0.314m，其間充滿待測的液體，安裝前他用如圖乙的游標卡尺（圖乙為卡尺的背面）測量玻璃管的內(nèi)徑，結(jié)果如圖丙所示．
他還選用了以下儀器：量程15V、內(nèi)阻300kΩ的電壓表，量程300A、內(nèi)阻50Ω的電流表，最大阻值1kΩ的滑動變阻器，電動勢E=12V、內(nèi)阻r=6Ω的電池組，開關(guān)等各一個，以及導線若干．圖丁坐標中包括坐標為（0，0）的點在內(nèi)的9個點表示他測得的9組電流，電流I、電壓U的值．
根據(jù)以上材料完成下列問題：
①測量玻璃管內(nèi)徑時，應(yīng)將圖乙中的游標卡尺中的A、B、C三部分的

部分與玻璃管內(nèi)壁接觸．
②玻璃管的內(nèi)徑d=

mm
③求出液體的電阻率ρ多大？（要寫推導和計算過程，最后結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
④圖戊中的儀器實物部分已連線，將其他部分連接成測出圖丁數(shù)據(jù)的實物連接圖．
⑤開關(guān)閉合前滑動變阻器的滑片應(yīng)滑至

端．

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科目：高中物理 來源： 題型：

某同學設(shè)計了一個測量長距離電動扶梯加速度的實驗，實驗裝置如圖1所示．將一電子健康秤置于水平的扶梯臺階上，實驗員站在健康秤上相對健康秤靜止．使電動扶梯由靜止開始斜向上運動，整個運動過程可分為三個階段，先加速、再勻速、最終減速停下．已知電動扶梯與水平方向夾角為37°．重力加速g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8．某次測量的三個階段中電子健康秤的示數(shù)F隨時間t的變化關(guān)系，如圖2所示．

（1）畫出加速過程中實驗員的受力示意圖；
（2）求該次測量中實驗員的質(zhì)量m；
（3）求該次測量中電動扶梯加速過程的加速度大小a₁和減速過程的加速度大小a₂．

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同步練習冊答案