【題目】圖為驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖.圖中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為50 Hz的交流電源,打點(diǎn)的時(shí)間間隔用Δt表示.在小車質(zhì)量未知的情況下,某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種方法用來探究“在外力一定的條件下,物體的加速度與其質(zhì)量間的關(guān)系”.
(1) 完成下列實(shí)驗(yàn)步驟中的填空
①平衡小車所受的阻力:小吊盤中不放物塊,調(diào)整木板右端的高度,用手輕撥小車,直到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列______的點(diǎn).
②按住小車,在小吊盤中放入適當(dāng)質(zhì)量的物塊,在小車中放入砝碼.
③打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源,釋放小車,獲得帶有點(diǎn)跡的紙帶,在紙帶上標(biāo)出小車中砝碼的質(zhì)量m.
④按住小車,改變小車中砝碼的質(zhì)量,重復(fù)步驟③.
⑤在每條紙帶上清晰的部分,每5個(gè)間隔標(biāo)注一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn).測(cè)量相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距s1、s2、….求出與不同m相對(duì)應(yīng)的加速度a.
⑥以砝碼的質(zhì)量m為橫坐標(biāo),為縱坐標(biāo),在坐標(biāo)紙上作出-m關(guān)系圖線.若加速度與小和砝碼的總質(zhì)量成反比,則與m應(yīng)成________關(guān)系(填“線性”或“非線性”).
(2) 完成下列填空:
(i)本實(shí)驗(yàn)中,為了保證在改變小車中砝碼的質(zhì)量時(shí),小車所受的拉力近似不變,小吊盤和盤中物塊的質(zhì)量之和應(yīng)滿足的條件是________.
(ii) 圖為實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶的一部分,從比較清晰的點(diǎn)跡起,在紙帶上標(biāo)出了連續(xù)的5個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E,相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間都有4個(gè)點(diǎn)跡沒有標(biāo)出,測(cè)出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到A點(diǎn)之間的距離,如圖所示.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在頻率為50 Hz的交流電源兩端,則此次實(shí)驗(yàn)中小車運(yùn)動(dòng)的加速度的測(cè)量值a=________ m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
(iii)圖為所得實(shí)驗(yàn)圖線的示意圖.設(shè)圖中直線的斜率為k,在縱軸上的截距為b,若牛頓定律成立,則小車受到的拉力為________,小車的質(zhì)量為________.
【答案】①等間距 ⑥線性 遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量(填“遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量”同樣給分) 1.0
【解析】
(1)[1]平衡小車阻力后,小車可做勻速直線運(yùn)動(dòng),所以打出的點(diǎn)是等間距的;
[2]設(shè)小車質(zhì)量為M,由于加速度與小車和砝碼的總質(zhì)量成反比,則有
a=(k為常數(shù)),
變形得
由于k、M不變,故與m為線性關(guān);
(2)[3]根據(jù)牛頓第二定律,對(duì)小吊盤和盤中物塊:
m0g-F=m0a
對(duì)小車:F=M′a
所以
當(dāng)m0M′時(shí)F≈m0g,所以要保證小車和車中砝碼所受的拉力近似不變,小吊盤和盤中物塊的質(zhì)量之和m0要遠(yuǎn)小于小車和車中砝碼的總質(zhì)量M′.
[4]由Δx=aT2和逐差法可知
代入數(shù)據(jù)解得
[5][6]設(shè)小車質(zhì)量為M,拉力為F,則有
F=(M+m)a
得
由題可知
k=,b=
故
F=,M=bF=.
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【題目】如圖所示,小球從O點(diǎn)開始做平拋運(yùn)動(dòng),p為落地點(diǎn),為線段Op的中點(diǎn),軌跡上的m、n點(diǎn)分別與在同一豎直線上和水平線上,則小球( )
A.從O到m與從O到n重力做功之比為1:2
B.從O到m與從O到n的水平位移之比為1:2
C.從O到m與從O到n重力沖量之比為1:2
D.經(jīng)過m、n時(shí),速度方向與水平方向夾角的正切值之比為1:2
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【題目】如圖所示,在光滑水平面上,有A、B兩個(gè)小球沿同一直線向右運(yùn)動(dòng),若取向右為正方向,兩球的動(dòng)量分別是pA=5.0 kg·m/s,pB=7.0 kg·m/s.已知二者發(fā)生正碰,則碰后兩球動(dòng)量的增量ΔpA和ΔpB可能是( )
A.ΔpA=-3.0 kg·m/s;ΔpB=3.0 kg·m/s
B.ΔpA=3.0 kg·m/s;ΔpB=3.0 kg·m/s
C.ΔpA=3.0 kg·m/s;ΔpB=-3.0 kg·m/s
D.ΔpA=-10 kg·m/s;ΔpB=10 kg·m/s
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【題目】如圖甲為一列簡諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖,a、b兩質(zhì)點(diǎn)的橫坐標(biāo)分別為和,圖乙為質(zhì)點(diǎn)b從該時(shí)刻開始計(jì)時(shí)的振動(dòng)圖像,下列說法正確的是 ( )
A.該波沿x軸正方向傳播,波速為
B.質(zhì)點(diǎn)a經(jīng)過4s振動(dòng)的路程為
C.此時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a的速度沿y軸正方向
D.質(zhì)點(diǎn)a在t=2s時(shí)速度為零
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【題目】一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸線勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生正弦式交變電流,其電動(dòng)勢(shì)的變化規(guī)律如圖甲中的線a所示,用此線圈給圖乙中電路供電,發(fā)現(xiàn)三個(gè)完全相同的燈泡亮度均相同。當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后,電動(dòng)勢(shì)的變化規(guī)律如圖甲中的線b所示,以下說法正確的是
A.t=0時(shí)刻,線圈平面恰好與磁場方向平行
B.圖線b電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=40 sin()V
C.線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為2∶3
D.轉(zhuǎn)速調(diào)整后,三個(gè)燈泡的亮度仍然相同
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【題目】表演“頂竿”雜技時(shí),站在地上的演員(稱為“底人”)扛一竹竿,演員和竹竿的總質(zhì)量為80kg,一質(zhì)量為10kg的小猴(可當(dāng)質(zhì)點(diǎn)處理)在竿底端從靜止開始以2m/s2加速上爬,同時(shí)演員以1m/s的速度水平向右勻速移動(dòng),以猴的出發(fā)點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),建立平面直角坐標(biāo)系如圖所示,g取10m/s2。
(1)2s時(shí)猴子的位置(用坐標(biāo)表示);
(2)2s時(shí)猴子的瞬時(shí)速度為多大?
(3)在此過程中,演員對(duì)地面的壓力。(根號(hào)可保留)
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【題目】測(cè)速儀安裝有超聲波發(fā)射和接收裝置,如圖所示,B 為測(cè)速儀,A為汽車,兩者相距330m,某時(shí)刻B發(fā)出超聲波,同時(shí)A由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),當(dāng)B接收到反射回來的超聲波信號(hào)時(shí),A 、B相距370m,已知聲速為340m則汽車的加速度大小為( )
A.10 m/s2B.20 m/s2C.5 m/s2D.15 m/s2
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【題目】如圖所示,兩平行金屬板A、B長為L=8 cm,兩板間距離d=8 cm,A板比B板電勢(shì)高300 V,一帶正電的粒子電荷量為q=1.0×10-10C,質(zhì)量為m=1.0×10-20kg,沿電場中心線RO垂直電場線飛入電場,初速度v0=2.0×106m/s,粒子飛出電場后經(jīng)過界面MN、PS間的無電場區(qū)域,然后進(jìn)入固定在O點(diǎn)的點(diǎn)電荷Q形成的電場區(qū)域(設(shè)界面PS右側(cè)點(diǎn)電荷的電場分布不受界面的影響).已知兩界面MN、PS相距為12 cm,D是中心線RO與界面PS的交點(diǎn),O點(diǎn)在中心線上,距離界面PS為9 cm,粒子穿過界面PS做勻速圓周運(yùn)動(dòng),最后垂直打在放置于中心線上的熒光屏bc上。(靜電力常量k=9.0×109N·m2/C2,粒子的重力不計(jì))
(1)求粒子穿過界面MN時(shí)偏離中心線RO的距離多遠(yuǎn)?到達(dá)PS界面時(shí)離D點(diǎn)多遠(yuǎn)?
(2)在圖上粗略畫出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。
(3)確定點(diǎn)電荷Q的電性并求其電荷量的大小。
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【題目】某同學(xué)利用如圖所示的裝置探究功與速度變化的關(guān)系。
(ⅰ)小物塊在橡皮筋的作用下彈出,沿水平桌面滑行,之后平拋落至水平地面上,落點(diǎn)記為M1;
(ⅱ)在釘子上分別套上2條、3條、4條……
同樣的橡皮筋,使每次橡皮筋拉伸的長度都保
持一致,重復(fù)步驟(ⅰ),小物塊落點(diǎn)分別記為M2、M3、M4……;
(ⅲ)測(cè)量相關(guān)數(shù)據(jù),進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
(1)為求出小物塊拋出時(shí)的動(dòng)能,需要測(cè)量下列物理量中的 ________ (填正確答案標(biāo)號(hào))。
A.小物塊的質(zhì)量m B.橡皮筋的原長x
C.橡皮筋的伸長量Δx D.桌面到地面的高度h
E.小物塊拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離L
(2)將幾次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋對(duì)小物塊做功分別記為W1、W2、W3、……,小物塊拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離分別記為L1、L2、L3、……。若功與速度的平方成正比,則應(yīng)以W為縱坐標(biāo)、________為橫坐標(biāo)作圖,才能得到一條直線。
(3)由于小物塊與桌面之間的摩擦不能忽略,則由此引起的誤差屬于______(填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”)。
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