如圖所示是一種懸球式加速度儀,它可以用來測定沿水平軌道運動的列車的加速度,金屬球的質(zhì)量為m,它系在金屬球絲下端,金屬絲的上端懸掛在O點,AB是一根長為L的均勻電阻絲,其阻值為R,金屬絲與電阻絲接觸良好,摩擦不計.電阻絲的中點C焊接一根導(dǎo)線,從O點也引出一根導(dǎo)線,兩線之間接入一個電壓表V(金屬絲和導(dǎo)線電阻不計).圖中虛線OC與AB垂直,且OC=h.電阻絲AB接在電壓為U的直流穩(wěn)壓電源上,整個裝置固定在列車中且AB沿著車前進(jìn)的方向,列車靜止時金屬絲呈豎直狀態(tài),當(dāng)列車加速前進(jìn)時,金屬絲將偏離豎直方向,從電壓表V的讀數(shù)變化可以測出加速度的大。
(1)當(dāng)列車向右做勻加速直線運動時,試導(dǎo)出加速度a與電壓表讀數(shù)U′的關(guān)系式(用U′、U、L、h及重力加速度g等表示).
(2)用導(dǎo)出的a與U′的關(guān)系式說明表盤上a的刻度是否均勻.
分析:(1)電壓表所測的電壓是部分電阻絲兩端的電壓.對小球進(jìn)行受力分析,結(jié)合牛頓第二定律,求出a與tanθ的關(guān)系,電壓表所測電壓的電阻絲長度為htanθ,根據(jù)歐姆定律求出電壓表所測電阻絲的電壓和電源電壓的關(guān)系.從而得出加速度a與電壓表讀數(shù)U′的關(guān)系式
(2)看a與U′的關(guān)系是否是線性關(guān)系,判斷刻度是否均勻.
解答:解:(1)對小球進(jìn)行受力分析,根據(jù)牛頓第二定律得a=
F
m
=
mgtanθ
m
=gtanθ

電壓表所測電阻絲的長度L′=htanθ=
ha
g
.串聯(lián)電路電流相等,有
U
L
=
U′
L′
,所以U′=
UL′
L
=
haU
gL
,所以a=
Lg
Uh
U′

(2)因為a=
Lg
Uh
U′
.而L、g、U、h為定量,知a與U′成正比.電壓表的刻度均勻,則加速度表盤刻度也均勻.
點評:解決本題的關(guān)鍵利用牛頓第二定律,以及熟練運用閉合電路歐姆定律,得出加速度與電壓表讀數(shù)的關(guān)系.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示是一種懸球式加速度儀,它可以用來測定沿水平軌道運動的列車的加速度.m是一個金屬球,它系在金屬絲的下端,金屬絲的上端懸掛在O點,AB是一根長為L的電阻絲,其電阻值為R.金屬絲與電阻絲接觸良好,摩擦不計,電阻絲的中點C焊接一根導(dǎo)線.從O點也引出一根導(dǎo)線,兩線之間接入一個電壓表V(金屬絲和導(dǎo)線電阻不計);圖中虛線OC與AB相垂直,且OC=h,電阻絲AB接在電壓為U的直流穩(wěn)壓電源上,整個裝置固定在列車中使AB沿著前進(jìn)的方向,列車靜止時金屬絲呈豎直狀態(tài),當(dāng)列車加速或減速前進(jìn)時,金屬線將偏離豎直方向,從電壓表的讀數(shù)變化可以測出加速度的大小.
(1)當(dāng)列車向右勻加速運動時,試寫出加速度a與電壓表讀數(shù)U′的對應(yīng)關(guān)系.
(2)用此裝置測得的最大加速度是多少?
(3)為什么C點設(shè)置在電阻絲AB的中間?對電壓表的選擇有什么特殊要求?

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示是一種懸球式加速度儀,它可以用來測定沿水平軌道運動的列車的加速度.m是一個金屬球,它系在金屬絲的下端,金屬絲的上端懸掛在O點,AB是一根長為L的電阻絲,其電阻值為R.金屬絲與電阻絲接觸良好,摩擦不計,電阻絲的中點C焊接一根導(dǎo)線.從O點也引出一根導(dǎo)線,兩線之間接入一個電壓表V(金屬絲和導(dǎo)線電阻不計);圖中虛線OC與AB相垂直,且OC=h,電阻絲AB接在電壓為E的直流穩(wěn)壓電源上,整個裝置固定在列車中使AB沿著前進(jìn)的方向,列車靜止時金屬絲呈豎直狀態(tài),當(dāng)列車加速或減速前進(jìn)時,金屬絲將偏離豎直方向,從電壓表的讀數(shù)變化可以測出加速度的大小.

圖5-8

(1)當(dāng)列車向右勻加速運動時,試寫出加速度a與電壓表讀數(shù)U的對應(yīng)關(guān)系.以便重新刻制電壓表表面使它成為直讀加速度數(shù)值的加速計.

(2)用此裝置測得的最大加速度是多少?

(3)為什么C點設(shè)置在電阻絲AB的中間?對電壓表的選擇有什么特殊要求?

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示是一種懸球式加速度儀,它可以用來測定沿水平軌道運動的列車的加速度,m是一個金屬球,它系在金屬絲的下端,金屬絲的上端懸掛在O點,AB是一根長為l的電阻絲,其阻值為R。金屬絲與電阻絲接觸良好,摩擦不計,電阻絲的中點C焊接一根導(dǎo)線。從O點引出一根導(dǎo)線,兩線之間

接入一個電壓表V(金屬絲和導(dǎo)線電阻不計),圖中虛

線OC與AB相垂直,且OC=h,電阻絲AB接在電壓

為U的直流穩(wěn)壓電源上,整個裝置固定在列車中使A

B沿著車前進(jìn)的方向,列車靜止時金屬絲呈豎直方向,               

從電壓表的讀數(shù)變化可以測出加速度的大小。

當(dāng)列車向右做勻加速運動時,試寫出加速度a與電壓表讀數(shù)U的對應(yīng)關(guān)系,以便重新刻制電壓表表面使它成為直讀加速度數(shù)值的加速度計。

為什么C點設(shè)置在電阻絲AB的中間?對電壓表的選擇應(yīng)有什么特殊要求?                                         

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科目:高中物理 來源:2011年四川省成都市高二10月檢測物理卷 題型:計算題

如圖所示是一種懸球式加速度儀,它可以用來測定沿水平軌道做勻加速直線運動的列車的加速度。m是一個金屬球,它系在細(xì)金屬絲的下端,金屬絲的上端懸掛在O點,AB是一根長為l的電阻絲,其阻值為R。金屬絲與電阻絲接觸良好,摩擦不計。電阻絲的中點C焊接一根導(dǎo)線.從O點也引出一根導(dǎo)線,兩線之間接入一個電壓表V(金屬絲和導(dǎo)線電阻不計)。圖中虛線OCAB相垂直,且OC=h,電阻絲AB接在電壓恒為U的直流穩(wěn)壓電源上。整個裝置固定在列車中使AB沿著車前進(jìn)的方向。列車靜止時金屬絲呈豎直狀態(tài);當(dāng)列車加速或減速前進(jìn)時,金屬線將偏離豎直方向θ,從電壓表的讀數(shù)變化可以測出加速度的大小。

1.當(dāng)列車向右做勻加速直線運動時,試寫出加速度aθ角的關(guān)系及加速度a與電壓表讀數(shù)U′的對應(yīng)關(guān)系。

2.這個裝置能測得的最大加速度是多少?

 

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