19．某同學(xué)為探究“合力做功與物體動(dòng)能改變的關(guān)系”設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)，他的操作步驟：

（1）按圖1擺好實(shí)驗(yàn)裝置，其中小車質(zhì)量M=0.20kg，鉤碼總質(zhì)量m=0.05kg．
（2）釋放小車，然后接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源（電源頻率為f=50Hz），打出一條紙帶．
（3）他在多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶中取出自認(rèn)為滿意的一條，如圖2所示．
把打下的第一點(diǎn)記作0，然后依次取若干個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出，用厘米刻度尺測得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)距離分別為d1=0.41m，d2=0.055m，d3=0.167m，d4=0.256m，d5=0.360m，d6=0.480m…，他把鉤碼重力（當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=10m/s2）作為小車所受合力，算出打下0點(diǎn)到打下第5點(diǎn)合力做功W=0.180J（結(jié)果保留三位有效數(shù)字），用正確的公式Ek=$\frac{M{f}^{2}（bbwz0m7_{6}-jziof7u_{4}）^{2}}{200}$（用相關(guān)數(shù)據(jù)前字母列式）把打下第5點(diǎn)時(shí)小車的動(dòng)能作為小車動(dòng)能的改變量，算得Ek=0.125J．
（4）此次實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)果，他沒能得到“合力對物體做的功等于物體動(dòng)能的增量”，且誤差很大．通過反思，他認(rèn)為產(chǎn)生誤差的原因如下，其中正確的是AB．（雙項(xiàng)選擇題）
A．鉤碼質(zhì)量太大，使得合力對物體做功的測量值比真實(shí)值偏大太多
B．沒有平衡摩擦力，使得合力對物體做功的測量值比真實(shí)值偏大太多
C．釋放小車和接通電源的次序有誤，使得動(dòng)能增量的測量值比真實(shí)值偏小
D．沒有使用最小刻度為毫米的刻度尺測距離也是產(chǎn)生此誤差的重要原因．

分析 （3）將砝碼重力當(dāng)作小車所受合外力，根據(jù)功的定義可以正確解答，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該過程中的平均速度可以求出第5個(gè)點(diǎn)的速度大小，進(jìn)一步求出其動(dòng)能大��；
（4）實(shí)驗(yàn)誤差主要來自兩個(gè)方面一是由實(shí)驗(yàn)原理不完善導(dǎo)致的系統(tǒng)誤差，一是由數(shù)據(jù)測量如測量距離等導(dǎo)致的偶然誤差，可以從這兩個(gè)方面進(jìn)行分析

解答 解：（3）①從打O點(diǎn)到打5點(diǎn)這一過程中合力做功：
W=Fs=mgh=mgd5=0.05×10×0.360=0.180J；
②做勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該過程中的平均速度，
打第5個(gè)點(diǎn)的速度：v5=$\frac{b7dms1s_{6}-82lj3o3_{4}}{10T}$=$\frac{f（h8dkz0d_{6-}yoszokc_{4}）}{10}$，
此時(shí)動(dòng)能為：EK=$\frac{1}{2}$Mv52=$\frac{M{f}^{2}（jx730kq_{6}-thx4qph_{4}）^{2}}{200}$；
（4）A、設(shè)繩子上拉力為F，對小車根據(jù)牛頓第二定律有：對小車：F=Ma，對鉤碼有：mg-F=ma，解得：F=$\frac{Mmgm}{M+m}$=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，由此可知當(dāng)M＞＞m時(shí)，鉤碼的重力等于繩子的拉力，因此當(dāng)鉤碼質(zhì)量太大時(shí)，會造成較大誤差，故A正確；
B、實(shí)驗(yàn)中要進(jìn)行平衡摩擦力操作，若沒有平衡摩擦力直接將鉤碼重力做的功當(dāng)做小車合外力做的功，會造成較大誤差，故B正確；
C、釋放小車和接通電源的順序有誤，影響打點(diǎn)多少，不一定會使動(dòng)能的測量偏小，故C錯(cuò)誤．
D、刻度尺的精度對測量結(jié)果影響很小，故D錯(cuò)誤；
故選：AB．
故答案為：（3）0.180；$\frac{M{f}^{2}（9c8t4sq_{6}-4s5ivkj_{4}）^{2}}{200}$；（4）AB．

點(diǎn)評 明確實(shí)驗(yàn)原理往往是解決實(shí)驗(yàn)問題的關(guān)鍵，該實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)類似可以類比學(xué)習(xí)．

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

9．小詩同學(xué)做探究“合力做功與物體速度變化關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，小車在橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行．先平衡摩擦力，再用1條橡皮筋對小車做的功記為W，當(dāng)用2條、3條…實(shí)驗(yàn)時(shí)，每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋伸長的長度都保持一致．實(shí)驗(yàn)中小車獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測出．

（1）在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備過程中，小詩整理了一些實(shí)驗(yàn)器材如圖乙所示，還缺少交流電源和刻度尺．
（2）配齊了實(shí)驗(yàn)器材后，小詩同學(xué)用一條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，打出了如圖丙所示的一條紙帶，請寫出小詩在實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的不當(dāng)操作平衡摩擦力不足；實(shí)驗(yàn)時(shí)把橡皮筋纏在立柱上等（寫出一種即可）．
（3）在修正了這些錯(cuò)誤之后，小詩對打出的紙帶進(jìn)行測量和計(jì)算，得到了橡皮筋做功W和最大速度值Vm，記錄在下表中；根據(jù)實(shí)處理數(shù)據(jù)時(shí)，為了使圖象能直觀反映實(shí)驗(yàn)結(jié)論，若把W作為縱坐標(biāo)，應(yīng)把vm2作為橫坐標(biāo)．
橡皮筋做功WW2W3W4W5W
最大速度值Vm（m/s）0.911.191.591.791.99
Vm2（m2/s2）0.831.422.533.203.96
（4）小詩同學(xué)做完實(shí)驗(yàn)后，對該實(shí)驗(yàn)做了一些評價(jià)，你認(rèn)為下列觀點(diǎn)合理的是D
A．本實(shí)驗(yàn)研究的過程是小車在傾斜的木板上運(yùn)動(dòng)的全過程
B．該實(shí)驗(yàn)沒有測量出橡皮筋做功的數(shù)值，所以結(jié)論還有待完善
C．若平衡摩擦過度，也可以根據(jù)后面勻加速的一段求得小車的末速度代表Vm
D．該實(shí)驗(yàn)只是探究了變力做功與速度變化的關(guān)系，還應(yīng)該對恒力做功也做個(gè)探究，才能得到更為全面的結(jié)論．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

10．現(xiàn)要用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究“動(dòng)能定理”：一傾角θ可調(diào)的斜面上安裝有兩個(gè)光電門，其中光電門乙固定在斜面上，光電門甲的位置可移動(dòng)．不可伸長的細(xì)線一端固定在帶有遮光片（寬度為d）的滑塊上，另一端通過光滑定滑輪與重物相連，細(xì)線與斜面平行（通過滑輪調(diào)節(jié)）．當(dāng)滑塊沿斜面下滑時(shí)，與光電門相連的計(jì)時(shí)器可以顯示遮光片擋光的時(shí)間t，從而可測出滑塊通過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度v．改變光電門甲的位置，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，比較外力所做的功W與系統(tǒng)動(dòng)能的增量△Ek的關(guān)系，即可達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模饕獙?shí)驗(yàn)步驟如下：
（1）調(diào)節(jié)斜面的傾角θ，用以平衡滑塊的摩擦力．將帶有遮光片的滑塊置于斜面上，輕推滑塊，使之運(yùn)動(dòng)．可以通過遮光片經(jīng)過兩光電門的時(shí)間是否相等判斷滑塊是否正好做勻速運(yùn)動(dòng)；
（2）按設(shè)計(jì)的方法安裝好實(shí)驗(yàn)器材．將滑塊從遠(yuǎn)離光電門甲的上端由靜止釋放，滑塊通過光電門甲、乙時(shí)，遮光片擋光的時(shí)間分別t1和t2，則滑塊通過甲、乙兩光電門時(shí)的瞬時(shí)速度分別為$\fraclnkxlb5{{t}_{1}^{\;}}$和$\fracr51qepv{{t}_{2}^{\;}}$；
（3）用天平測出滑塊（含遮光片）的質(zhì)量M及重物的質(zhì)量m，用米尺測出兩光電門間的距離x，比較mgx和$\frac{1}{2}（M+m）（\fracdmvzvgk{{t}_{2}^{\;}}）_{\;}^{2}-\frac{1}{2}（M+m）（\fractozawvs{{t}_{1}^{\;}}）_{\;}^{2}$的大小，在誤差允許的范圍內(nèi)，若兩者相等，可得出合力對物體所做的功等于物體動(dòng)能的變化量．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

7．在探究功與物體速度變化關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，為了計(jì)算由于橡皮筋做功而使小車獲得的速度，在某次實(shí)驗(yàn)中某同學(xué)得到了如圖所示的一條紙帶，在A、B、C、D中應(yīng)該選用哪個(gè)點(diǎn)的速度才最符合要求（　　）
A．AB．BC．CD．D

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

14．如圖1所示是某同學(xué)做“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置圖，圖中是小車在一條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行的情形．這時(shí)，橡皮筋對小車做的功記為W．當(dāng)把2條、3條…完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次…實(shí)驗(yàn)時(shí)，每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放．小車每次實(shí)驗(yàn)中獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打點(diǎn)的紙帶測出．
（1）實(shí)驗(yàn)中，小車會受到摩擦阻力的作用，可以在不加橡皮筋時(shí)，使木板適當(dāng)傾斜來平衡摩擦阻力．下面操作正確的是D．
A．放開小車，能夠自由下滑即可
B．放開小車，能夠勻速下滑即可
C．放開拖著紙帶的小車，能夠自由下滑即可
D．放開拖著紙帶的小車，輕推一下能夠勻速下滑即可
（2）關(guān)于本實(shí)驗(yàn)的操作，下列敘述正確的是CD．
A．每次實(shí)驗(yàn)必須設(shè)法算出橡皮筋對小車做功的具體數(shù)值
B．每次實(shí)驗(yàn)中，橡皮筋拉伸的長度沒有必要保持一致
C．實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并由靜止釋放
D．先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，再讓小車在橡皮筋的作用下彈出
（3）在正確操作的情況下，打在紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的．如圖2為第三次實(shí)驗(yàn)中通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器獲得的紙帶，其中每兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有一個(gè)點(diǎn)未標(biāo)出．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電周期為0.02s．為了測量小車獲得的速度，應(yīng)選圖2中的CD段（填A(yù)B或CD）來計(jì)算小車的速度v0．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：解答題

4．2007年3月1日，國家重大科學(xué)工程項(xiàng)引“EAST超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置“在合肥順利通過了國家發(fā)改委組織的國家竣工驗(yàn)收．作為核聚變研究的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，EAST可為未來的聚變反應(yīng)堆進(jìn)行較深入的工程和物理方面的探索，其目的是建成一個(gè)核聚變反應(yīng)堆，屆時(shí)從l升海水中提取氫的同位素氘．在這里和氚發(fā)生完全的核聚變反應(yīng)，釋放可利用能量相當(dāng)于燃燒300公升汽油所獲得的能量．這就相當(dāng)于人類為自己制造了一個(gè)小太陽．可以得到無窮盡的清潔能源．作為核聚變研究的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，要持續(xù)發(fā)生熱核反應(yīng)，必須把溫度高達(dá)幾百萬攝氏度以上的核材料約束在一定的空間內(nèi)，約束的辦法有多種．其中技術(shù)上相對較成熟的是用磁場約束核材料．
如圖所示為EAST部分裝置的簡化模型：垂直紙面的有環(huán)形邊界的勻強(qiáng)磁場b區(qū)域，圍著磁感應(yīng)強(qiáng)度為零的圓形a區(qū)域，a區(qū)域內(nèi)的離子向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)．離子的速度只要不超過某值，就不能穿過環(huán)形磁場的外邊界而逃逸，從而被約束．設(shè)離子質(zhì)量為m，電荷量為q，環(huán)形磁場的內(nèi)半徑為R1，外半徑R2=（1+$\sqrt{2}$）R1．
（1）將下列核反應(yīng)方程補(bǔ)充完整，指出哪個(gè)屬于核聚變方程．并求出聚變過程中釋放的核能 E0．已知${\;}_{1}^{2}$H 的質(zhì)量為m2，${\;}_{1}^{3}$H的質(zhì)量為m3．α粒子的質(zhì)量為mα，${\;}_{0}^{1}$n的質(zhì)量為mn  質(zhì)子質(zhì)量為mp，電子質(zhì)量為me，光速為c
A、${\;}_{1}^{2}$H+${\;}_{1}^{3}$H→${\;}_{2}^{4}$He+${\;}_{0}^{1}n$
B、${\;}_{92}^{235}$U+${\;}_{0}^{1}$n→${\;}_{54}^{140}$Xe+${\;}_{38}^{94}$Sr+${2}_{0}^{1}n$
C、${\;}_{88}^{226}$Ra→${\;}_{86}^{222}$Rn+${\;}_{4}^{2}{H}_{e}^{\;}$
D、${\;}_{11}^{24}$Na→${\;}_{12}^{24}$Mg+${\;}_{-1}^{0}e$
（2）若要使從a區(qū)域沿任何方向，速率為v 的離子射入磁場時(shí)都不能越出磁場的外邊界，則b區(qū)域磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度至少為多大？
（3）若b區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．離子從a區(qū)域中心o點(diǎn)沿半徑OM方向以某一速度射入b區(qū)域，恰好不越出磁場的外邊界．請畫出在該情況下離子在a b區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期的軌跡，并求出周期．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

11．空氣中的顆粒物對人體健康有重要影響．有人利用除塵器對空氣除塵，除塵器主要由過濾器、離子發(fā)生器（使顆粒物帶電）、集塵器組成．如圖所示為集塵器的截面 圖，間距為d的上、下兩板與直流電源相連，CD為勻強(qiáng)磁場的左邊界，磁場的方向垂直紙面向里．質(zhì)量均為m、帶相等電荷量分布均勻的顆粒物，以水平速度v0進(jìn)入集塵器，調(diào)節(jié)電源電壓至U，顆粒物在電場區(qū)域恰能沿水平向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，再進(jìn)入電場、磁場共存區(qū)域后顆粒物偏轉(zhuǎn)碰到下板后其電量消失，同時(shí)被收集，設(shè)重力加速度為g，不計(jì)顆粒物之間的相互作用．
（1）判斷顆粒物所帶電荷的種類，并求其電荷量q；
（2）從C點(diǎn)靠近上板下表面的顆粒物進(jìn)人電場、磁場共存區(qū)域后，最終垂直打在下板的M點(diǎn)．求磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的大��；
 （3）若收集點(diǎn)塒向左移動(dòng)至N點(diǎn)（圖中未標(biāo)出），且滿足∠DCN=30°，調(diào)整磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小至B，可以使從C點(diǎn)靠近上板下表面的顆粒物，匯集于N點(diǎn)，再改變磁場區(qū)域形狀大小，可以使所有顆粒物都能匯集于N點(diǎn)便于收集，假設(shè)C點(diǎn)是該區(qū)域勻強(qiáng)磁場邊界上的點(diǎn)，求此區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的大小和勻強(qiáng)磁場區(qū)域的最小面積S．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

8．某學(xué)習(xí)小組探究”合力做功和物體速度變化的關(guān)系“的實(shí)驗(yàn)如圖1所示，圖1中小車是在一條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行，這時(shí)，橡皮筋對小車做的功記為W，當(dāng)用2條、3條…，n條完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次…實(shí)驗(yàn)時(shí)，使每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋伸長的長度都保持一致（與第1次實(shí)驗(yàn)時(shí)彈簧伸長的長度相同）．每次實(shí)驗(yàn)中小車獲得的速度由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶測出：

（1）除了圖1中已有的實(shí)驗(yàn)器材外，還需要導(dǎo)線、開關(guān)、刻度尺和交流電源（填“交流”或“直流”）．
（2）在正確操作情況下，打在紙帶上的點(diǎn)，并不都是均勻的，如圖2所示，為了測量小車獲得的速度，應(yīng)選用紙帶的GK　部分進(jìn)行測量．打點(diǎn)間隔為0.02s，則小車的最大速度v=0.66　m/s�。ūＡ魞晌挥行�(shù)字）．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

9．一同學(xué)要研究輕質(zhì)彈簧的彈性勢能與彈簧長度改變量的關(guān)系．實(shí)驗(yàn)裝置如下圖甲所示，在離地面高為h的光滑水平桌面上，沿著與桌子右邊緣垂直的方向放置一輕質(zhì)彈簧，其左端固定，右端與質(zhì)量為m的小剛球接觸．將小球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放，使小球沿水平方向射出桌面，小球在空中飛行落到位于水平地面的記錄紙上留下痕跡．重力加速度為g

（1）若測得某次壓縮彈簧釋放后小球落點(diǎn)P痕跡到O點(diǎn)的距離為s，則釋放小球前彈簧的彈性勢能表達(dá)式為$\frac{mg{s}^{2}}{4h}$；
（2）該同學(xué)改變彈簧的壓縮量進(jìn)行多次測量得到下表一組數(shù)據(jù)：
彈簧壓縮量x/cm1.001.502.002.503.003.50
小球飛行水平距離s/×102cm2.013.004.014.986.016.99
結(jié)合（1）問與表中數(shù)據(jù)，彈簧彈性勢能與彈簧壓縮量x之間的關(guān)系式應(yīng)為$\frac{1{0}^{4}mg{x}^{2}}{h}$；
（3）完成實(shí)驗(yàn)后，該同學(xué)對上述裝置進(jìn)行了如圖乙所示的改變：
（I）在木板表面先后釘上白紙和復(fù)寫紙，并將木板豎直立于靠近桌子右邊緣處，使小球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放，撞到木板并在白紙上留下痕跡O；
（II）將木板向右平移適當(dāng)?shù)木嚯x固定，再使小球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放，撞到木板上得到痕跡P；
（III）用刻度尺測量紙上O點(diǎn)到P點(diǎn)的豎直距離為y．若已知木板與桌子右邊緣的水平距離為L，則（II）步驟中彈簧的壓縮量應(yīng)該為$\frac{L}{200}$$\sqrt{\frac{h}{y}}$．

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案