精英家教網 > 高中物理 > 題目詳情
某探究學習小組的同學欲驗證“動能定理”，他們在實驗室組裝了一套如圖1所示的裝置：水平軌道上安裝兩個光電門，小車上固定有力傳感器和擋光板，細線一端與力傳感器連接另一端跨過定滑輪掛上砝碼盤．實驗時，保持軌道水平，通過調整砝碼盤里砝碼的質量讓小車做勻速運動實現平衡摩擦力．

①該實驗是否需要滿足砝碼和砝碼盤的總質量遠小于小車的質量？
（回答“是”或“否”）
否
否
；
②實驗需要用游標卡尺測量擋光板的寬度l，如圖所示l=
5.50
5.50
mm；
③實驗獲得以下測量數據：小車、傳感器和擋光板的總質量M，平衡摩擦力時砝碼和砝碼盤的總質量m0，擋光板的寬度l，光電門1和光電門2的中心距離s，某次實驗過程：力傳感器的讀數F，小車通過光電門1和光電門2的擋光時間分別為t1、t2．小車通過光電門2后砝碼盤才落地．該實驗需驗證的表達式是
Fs=
1
2
M(
l
t2
)2-
1
2
M(
l
t1
)2
Fs=
1
2
M(
l
t2
)2-
1
2
M(
l
t1
)2
．
④若利用該實驗裝置驗證“牛頓第二定律”．控制小車的質量不變，通過改變砝碼盤里砝碼的質量重復實驗，探究合外力和加速度的關系．下列圖象用力傳感器的示數F為橫坐標，可以表示該實驗結果的是
B
B


⑤若用該實驗裝置，通過多次改變小車的質量探究質量和加速度的關系，以下說法正確的是
A
A

A、需要控制力傳感器的讀數F不變
B、需要控制砝碼盤和砝碼的總質量不變
C、需要控制小車所受的合外力不變，因此需要改變砝碼盤和砝碼的總質量，力傳感器的讀數F也會發(fā)生改變
D、以上說法都不對．
分析：①該實驗中由于已經用傳感器測出繩子拉力大小，故不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質量遠小于小車的質量．
②游標卡尺讀數的方法是主尺讀數加上游標讀數，不需估讀．游標的零刻度線超過主尺上的刻度數為主尺讀數，游標讀數等于分度乘以對齊的根數．
③光電門測速度的原理是用平均速度來代替瞬時速度，根據功能關系可以求出需要驗證的關系式．
④由F=ma可知，保持m不變，a-F圖象為過原點的直線．
⑤該實驗中變量比較多，因此在進行探究時，采用“控制變量法”即先保持一個變量不變，看另外兩個變量之間的關系．
解答：解：①該實驗中由于已經用傳感器測出繩子拉力大小，不是將砝碼和砝碼盤的重力作為小車的拉力，故不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質量遠小于小車的質量．
故答案為：否．
②游標卡尺的主尺讀數為5mm，游標讀數等于0.05×10mm=0.50mm，所以最終讀數為：5mm+0.50mm=5.50mm．
故答案為：5.50．
③由于光電門的寬度d很小，所以我們用很短時間內的平均速度代替瞬時速度．
滑塊通過光電門1速度為：v1=
l
t1

滑塊通過光電門2速度為：v2=
l
t2

根據功能關系需要驗證的關系式為：(F-m0g)s=
1
2
M
v
2
2
-
1
2
M
v
2
1

即：(F-m0g)s=
1
2
M(
l
t2
)2-
1
2
M(
l
t1
)2．
故答案為：(F-m0g)s=
1
2
M(
l
t2
)2-
1
2
M(
l
t1
)2．．
④由于該實驗中直接測出了拉力F，因此不存在系統誤差，由F-m0g=Ma可知，當M不變時，a-F圖象為不過原點的直線，與橫坐標的交點為m0g，故ACD錯誤，B正確．
故選：B．
⑤該實驗采用了“控制變量法”，因此要探究質量和加速度的關系，需要控制拉力F不變，根據牛頓第二定律可知，要控制F不變，當改變小車的質量的同時需要改變砝碼盤和砝碼的總質量，故BCD錯誤，A正確．
故選：A．
點評：了解光電門測量瞬時速度的原理，實驗中我們要清楚研究對象和研究過程，對于系統我們要考慮全面，同時明確實驗原理是解答實驗問題的前提．
練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

某探究學習小組的同學欲以如圖裝置中的滑塊為對象驗證“動能定理”，他們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置，另外他們還找到了打點計時器所用的學生電源、導線、復寫紙、紙帶、小木塊、細沙、墊塊．當滑塊連接上紙帶，用細線通過滑輪掛上空的小沙桶時，釋放小桶，滑塊處于靜止狀態(tài)．若你是小組中的一位成員，要完成該項實驗，則：
（1）你認為還需要的實驗器材有
天平
天平
、
刻度尺
刻度尺
．（兩個）
（2）實驗時為了保證滑塊（質量為M）受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等，沙和沙桶的總質量m應滿足的實驗條件是
m＜＜M
m＜＜M
，實驗時首先要做的步驟是
平衡摩擦力
平衡摩擦力
．
（3）在（2）的基礎上，某同學用天平稱量滑塊的質量M．往沙桶中裝入適量的細沙，用天平稱出此時沙和沙桶的總質量m．讓沙桶帶動滑塊加速運動，用打點計時器記錄其運動情況，在打點計時器打出的紙帶上取兩點，測出這兩點的間距L和這兩點的速度大小v1與v2（v1＜v2）．則對滑塊，本實驗最終要驗證的數學表達式為
mgL=
1
2
M
v
2
2
-
1
2
M
v
2
1
mgL=
1
2
M
v
2
2
-
1
2
M
v
2
1
（用題中的字母表示）．
（4）要探究滑塊與沙及沙桶組成的系統機械能是否守恒，如果實驗時所用滑塊質量為M，沙及沙桶總質量為m，讓沙桶帶動滑塊在水平氣墊導軌上加速運動，用打點計時器記錄其運動情況，在打點計時器打出的紙帶上取兩點，測出這兩點的間距L和這兩點的速度大小v1與v2（v1＜v2）．則最終需驗證的數學表達式為
mgL=
1
2
(m+M)(
v
2
2
-
v
2
1
)
mgL=
1
2
(m+M)(
v
2
2
-
v
2
1
)
（用題中的字母表示）．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（2013?開封一模）某探究學習小組的同學欲探究恒力做功與物體動能變化的關系，他們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置，另外他們還找到打點計時器所用的學生電源一臺、天平、刻度尺、導線、復寫紙、紙帶、小桶和沙子若干．當小車連接上紙帶，用細線通過滑輪掛上小沙桶．
（1）某同學的實驗步驟如下：用天平稱量小車的質量M和沙與桶的總質量m．讓沙桶帶動小車加速運動，用打點計時器記錄其運動情況，在打點計時器打出的紙帶上取兩點，測出這兩點的間距L，算出這兩點的速度v1與v2．
①本實驗裝置圖1（準備放開小車時刻）中有什么缺點或錯誤？
細線與軌道平面應該平行，初始時刻小車應緊靠打點計時器．
細線與軌道平面應該平行，初始時刻小車應緊靠打點計時器．

②要完成本實驗，還缺哪些重要實驗步驟？
調節(jié)軌道的傾斜程度，使小車在無拉力時能在軌道上勻速運動（或平衡摩擦力）
調節(jié)軌道的傾斜程度，使小車在無拉力時能在軌道上勻速運動（或平衡摩擦力）

③本實驗認為小車所受合外力等于沙桶重力，則應控制的實驗條件是什么？
M＞＞m
M＞＞m

（2）在實驗操作正確的前提下，若挑選的一條點跡清晰的紙帶如圖2所示，已知    相鄰兩個點間的時間間隔為T，從A點到B、C、D、E、F點的距離依次為s1、s2、s3、s4、s5（圖中未標s3、s4、s5），則由此可求得紙帶上由B點到E點所對應過程中，合外力對小車所做的功W=
mg（S4-S1）
mg（S4-S1）
；該小車動能改變量的表達式為△EK=
M
8T2
[(S5-S3)2-
S
2
2
]
M
8T2
[(S5-S3)2-
S
2
2
]
（結果用題中已知物理量的符號表示）；若滿足
W≈△Ek
W≈△Ek
，則動能定理得證．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

某探究學習小組的同學欲探究“滑塊與桌面間的動摩擦因數”他們在實驗室組裝了一套如圖1所示的裝置，另外他們還找到打點計時器及所用的學生電源一臺、天平、刻度尺、導線、紙帶、鉤碼若干．

（1）小組同學的實驗步驟如下：用天平稱量滑塊的質量M=300g，將滑塊放在水平桌面上并連接上紙帶，用細線通過滑輪掛上兩個鉤碼（每個鉤碼質量為100g），調整滑輪高度使拉滑塊的細線與桌面平行，讓鉤碼拉動滑塊由靜止開始加速運動，用打點計時器記錄其運動情況．
實驗紙帶的記錄如圖2所示，圖中前幾個點模糊，因此從A點開始每打5個點取一個計數點，若電源頻率為50赫茲，則物體運動的加速度為
0.64
0.64
m/s2．（結果保留兩位有效數字），滑塊與桌面間的動摩擦因數μ=
0.56
0.56
（重力加速度為g=10m/s2）．
（2）為提高實驗結果的準確程度，某同學對此實驗提出以下建議：①繩的質量要輕
②在“輕質繩”的前提下，繩子越長越好
③實驗時盡量保持拉動滑塊的細線與桌面平行
④盡量保證鉤碼只沿豎直方向運動，不要搖晃
以上建議中確實對提高準確程度有作用的是
①③④
①③④
．（在答題卡上對應區(qū)域填入選項前的編號）

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

（2008?湛江二模）某探究學習小組的同學欲驗證動能定理，他們在實驗室已組裝了一套如圖1所示的裝置，另外他們還找到了打點計時器所用的學生電源一臺，天平、導線、復寫紙、紙帶、細沙若干．當滑塊連接上紙帶，用細線通過滑輪掛上空的小沙桶時已完成了平衡摩擦力的操作．若你是小組中的一位成員，要完成該項實驗，則：
①還需要的實驗器材
刻度尺
刻度尺
．
②在沙桶中放適量的沙進行實驗，且已知滑塊的質量為M，沙和沙桶的總質量為m（M遠大于m），若挑選一條點跡清晰的紙帶如圖2所示，相鄰兩個點之間的時間間隔為T，從A點到B、C、D、E、F點的距離依次為S1、S2、S3、S4、S5（圖中未標出S3、S4、S5），則由此可求得紙帶上由B點到E點所對應的過程中，滑塊合力所做的功約為W=
mg（s4-s3）
mg（s4-s3）
； 該滑塊動能改變量的表達式為△Ek=
1
2
M((
S5-S3
2T
)2-(
S2
2T
)2)
1
2
M((
S5-S3
2T
)2-(
S2
2T
)2)
．（結果用題中已知物理量的字母表示） 

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（2007?佛山二模）某探究學習小組的同學欲驗證“動能定理”，他們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置，另外他們還找到了打點計時器所用的學生電源一臺，導線、復寫紙、紙帶、細沙若干．當滑塊連接上紙帶，用細線通過滑輪掛上空的小沙桶時，釋放小桶，滑塊處于靜止狀態(tài)．若你是小組中的一位成員，要完成該項實驗，則：
（1）還需要補充的實驗器材是
天平；刻度尺；小木塊
天平；刻度尺；小木塊
．
（2）某同學的實驗步驟如下：用天平稱量滑塊的質量M．往沙桶中裝入適量的細沙，讓沙桶帶動滑塊加速運動，用打點計時器記錄其運動情況，用天平稱出此時沙和沙桶的總質量m．在打點計時器打出的紙帶上取兩點，測出這兩點的間距L，算出這兩點的速度v1與v2．要完成本實驗，還缺哪些實驗步驟或應控制的實驗條件？若用如上的字母代表實驗中測量到的物理量，寫出本實驗最終要驗證的數學表達式．
（3）若挑選的一條點跡清晰的紙帶如下，且已知滑塊的質量為M，沙和沙桶的總質量為m，相鄰兩個點之間的時間間隔為T，從A點到B、C、D、E、F點的距離依次為S1、S2、S3、S4、S5（圖中未標出S3、S4、S5），則由此可求得紙帶上由B點到E點所對應的過程中，沙和沙桶的重力所做的功W=
mg（s4-s1）
mg（s4-s1）
；該滑塊動能改變量的表達式為△EK=
1
2
M[(
S5-S3
2T
)2-(
S2
2T
)2]
1
2
M[(
S5-S3
2T
)2-(
S2
2T
)2]
．（結果用題中已知物理量的字母表示）

查看答案和解析>>

同步練習冊答案