某實驗小組采用如圖3所示的裝置探究“合力做功與動能變化的關(guān)系”。打點計時器工作頻率為50Hz。
實驗的部分步驟如下:
a.將木板的左端墊起,以平衡小車的摩擦力;
b.在小車中放入砝碼,紙帶穿過打點計時器,連在小車后端,用細線連接小車和鉤碼;
c.將小車停在打點計時器附近,接通電源,釋放小車,小車拖動紙帶,打點計時器在紙帶上打下一系列的點,斷開電源;
d.改變鉤碼或小車中砝碼的質(zhì)量,更換紙帶,重復(fù)b、c的操作。
① 在小車的運動過程中,對于鉤碼、砝碼和小車組成的系統(tǒng),鉤碼的重力做____功(填“正”或“負”);
② 圖4是某次實驗時得到的一條紙帶,他們在紙帶上取計數(shù)點O、A、B、C、D和E,用最小刻度是毫米的刻度尺進行測量,讀出各計數(shù)點對應(yīng)的刻度x,通過計算得到各計數(shù)點到O的距離s以及對應(yīng)時刻小車的瞬時速度v。請將C點對應(yīng)的測量和計算結(jié)果填在下表中的相應(yīng)位置。
圖4
計數(shù)點 | x/cm | s/cm | v/(m·s-1) |
O | 1.00 | 0.00 | 0.30 |
A | 2.34 | 1.34 | 0.38 |
B | 4.04 | 3.04 | 0.46 |
C |
| 5.00 |
|
D | 8.33 | 7.33 | 0.61 |
E | 10.90 | 9.90 | 0.70 |
③ 實驗小組認為可以通過繪制圖線來分析實驗數(shù)據(jù)(其中,v是各計數(shù)點對應(yīng)時刻小車的瞬時速度,vO是O點對應(yīng)時刻小車的瞬時速度)。他們根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在圖5中標出了O、A、B、D、E對應(yīng)的坐標點,請你在該圖中標出計數(shù)點C對應(yīng)的坐標點,并畫出圖線。
④ 實驗小組計算了他們繪制的圖線的斜率,發(fā)現(xiàn)該斜率大于理論值,其原因可能是___________________。
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如圖所示,在足夠大的、豎直向下的勻強磁場中有兩根水平放置的平行粗糙的金屬導(dǎo)軌CD、EF,導(dǎo)軌上放有一金屬棒MN,F(xiàn)從t=0時刻起,給MN通以圖示方向的電流,且電流I的大小與時間t成正比,即I=kt,不考慮電流對勻強磁場的影響,金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直且接觸良好。下列關(guān)于金屬棒的加速度a、速度v隨時間t變化的關(guān)系圖像中可能正確的是( )
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如圖所示,有兩根和水平方向成θ角的光滑平行的金屬軌道,上端接有可變電阻R,下端足夠長,空間有垂直于軌道平面的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B。一根質(zhì)量為m的金屬桿從軌道上由靜止滑下。經(jīng)過足夠長的時間后,金屬桿的速度會趨近于一個最大速度vm,不計金屬桿的電阻,則
A.如果只增大θ,vm將變大
B.如果只增大B,vm將變大
C.如果只增大R,vm將變小
D.如果只減小m,vm將變大
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如圖所示,兩塊相同的金屬板正對著水平放置,板間距離為 d 。當兩板間加電壓 U 時,一個質(zhì)量為 m、電荷量為 + q的帶電粒子,以水平速度 v0 從A點射入電場,經(jīng)過一段時間后從B點射出電場,A、B間的水平距離為 L ,不計重力影響。求:
(1)帶電粒子從A點運動到B點經(jīng)歷的時間;
(2)帶電粒子經(jīng)過B點時速度的大小;
(3)A、B間的電勢差。
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圖1為一列簡諧橫波在t=0時的波形圖,P是平衡位置在x=1cm處的質(zhì)元,Q是平衡位置在x=4cm處的質(zhì)元。圖2為質(zhì)元Q的振動圖像。則
A.t=0.3s時,質(zhì)元Q的加速度達到正向最大
B.波的傳播速度為20m/s
C.波的傳播方向沿x軸負方向
D.t=0.7s時,質(zhì)元P的運動方向沿y軸負方向
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如圖所示,斜面上固定有一與斜面垂直的擋板,另有一截面為1/4圓的光滑柱狀物體甲放置于斜面上,半徑與甲相同的光滑球乙被夾在甲與擋板之間,沒有與斜面接觸而處于靜止狀態(tài),F(xiàn)在從球心O.處對甲施加一平行于斜面向下的力F,使甲沿斜面方向緩慢向下移動。設(shè)乙對擋板的壓力大小為F1,甲對斜面的壓力大小為F2,甲對乙的彈力為F3。在此過程中:
A.F1逐漸增大,F(xiàn)2逐漸增大,F(xiàn)3逐漸增大
B.F1逐漸減小,F(xiàn)2保持不變,F(xiàn)3逐漸減小
C.F1保持不變,F(xiàn)2逐漸增大,F(xiàn)3先增大后減小
D.F1逐漸減小,F(xiàn)2保持不變,F(xiàn)3先減小后增大
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隨著環(huán)保節(jié)能意識的增強,自行車重新成為短途出行的重要交通工具,它不僅能保 護環(huán)境,節(jié)約能源,而且相比走路感覺更“省力’’。某同學想通過簡單的器材,包括“臺秤、卷尺和秒表”,驗證是否“省力”。他認為是否“省力”需比較同等條件下人所消耗的能量多少。
(1)步驟一:估測一個人沿直線步行距離s所消耗的能量E1他認為人步行消耗的主要能量用于克服重力做功,運用上述器材,他測量了“人的質(zhì)量m、腿長L、步幅d”,重力加速度為g,運用上述物理量符號可得E1 (寫表達式)。
(2)(單選題)一個體重為60kg普通高中男生,步行100米,消耗能量約( )
A.8J B.80J C.800J D.8000J
(3)步驟二:估測一個人騎自行車沿直線前進一段距離s所消耗的能量E2他假定人騎自行車前進時阻力不變。人騎自行車從靜止開始,先做加速運動、再勻速運動、后停止蹬車自行滑行。測量了“人和車的總質(zhì)量M,騎車勻速前進距離s.和對應(yīng)的時間t”,量了停止蹬車后,人和自行車滑行的距離s2運用上述物理量符號可得E2 (寫表達式)。最后比較E1和2,即可驗證是否“省力”。
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某同學設(shè)計了一個探究加速度a與物體所受合外力F關(guān)系的實驗,如圖所示為實驗裝置圖。為了實驗操作方便他用一些回形針來替代細砂。他的主要實驗步驟如下:
a.按圖把實驗器材安裝好,不掛砂桶,反復(fù)移動木板下的墊木直到小車做勻速
b.把細線系在小車上并繞過定滑輪懸掛砂桶,并在砂桶中放入10枚回形針(經(jīng)測量每枚回形針的質(zhì)量為m0=0.5g),接通電源,放在小車,打點計時器在被小車帶動的紙帶上打下一系列點,取下紙帶,并在紙帶上寫上編號;
c.保持小車的質(zhì)量M不變,多次改變砂桶中釣的回形針的數(shù)量n,再重復(fù)步驟b;
d.算出每條紙帶對應(yīng)的加速度的值;并記入下表中
e.用縱坐標表示加速度a,橫坐標表示回形針的枚數(shù)n,根據(jù)表中數(shù)據(jù)作出a-n圖線。
(1)如圖所示為n=30時實驗得到的紙帶,這位同學已算出打點計時器打下計數(shù)點“l(fā)” 時紙帶的速度為vl=0.54 m/s,請你繼續(xù)算出打點計時器打下計數(shù)點“3”時紙帶的速度v3= m/s,表中第3次實驗時小車運動的加速度大小為 m/s2。(均保留2位有效數(shù)字)。
(2)根據(jù)上表已描出部分數(shù)據(jù)點,請描出第3組數(shù)據(jù)并作出a隨n變化的圖線。
(3)若作出的a-n圖線的斜率為k,縱坐標軸上的截距為b,則可求得小車的質(zhì)量為 ;砂桶的質(zhì)量為 (結(jié)果用k、b及m0等字母表示)。
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如圖甲所示:MN、PQ是相距d=l m的足夠長平行光滑金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌平面與水平面成某一夾角,導(dǎo)軌電阻不計;長也為1m的金屬棒ab垂直于MN、PQ放置在導(dǎo)軌上,且始終與導(dǎo)軌接觸良好,ab的質(zhì)量m=0.1 kg、電阻R=l ; MN、PQ的上端連接右側(cè)電路,電路中R2為一電阻箱;已知燈泡電阻RL=3 ,定值電阻R1=7 ,調(diào)節(jié)電阻箱使R2 =6 ,量力加速度g=10 m/s2,F(xiàn)斷開開關(guān)S,在t=0時刻由靜止釋放ab,在t=0.5 s時刻閉合S,同時加上分布于整個導(dǎo)軌所在區(qū)域的勻強磁場,磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面斜向上;圖乙所示為ab的速度隨時間變化圖像。
(1)求斜面傾角a及磁感應(yīng)強度B的大。
(2)ab由靜止下滑x=50 m(此前已達到最大速度)的過程中,求整個電路產(chǎn)生的電熱;
(3)若只改變電阻箱R2的值。當R2為何值時,ab勻速下滑中R2消耗的功率最大?消耗的最大功率為多少?
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