【題目】某同學設計出如圖所示的實驗裝置來“驗證機械能守恒定律”,讓小球從A點自由下落,下落過程中經(jīng)過A點正下方的光電門B時,光電計時器記錄下小球通過光電門時間t,當?shù)氐闹亓铀俣葹?/span> g。
(1)為了驗證機械能守恒定律,該實驗還需要測量下列哪些物理量_________。
A.小球的質(zhì)量m
B.AB之間的距離H
C.小球從A到B的下落時間tAB
D.小球的直徑d
(2)小球通過光電門時的瞬時速度v =_________(用題中所給的物理量表示)。
(3)調(diào)整AB之間距離H,多次重復上述過程,作出隨H的變化圖象如圖所示,當小球下落過程中機械能守恒時,該直線斜率k0=__________。
(4)在實驗中根據(jù)數(shù)據(jù)實際繪出—H圖象的直線斜率為k(k<k0),則實驗過程中所受的平均阻力f與小球重力mg的比值= _______________(用k、k0表示)。
【答案】BD; ; ; ;
【解析】
該題利用自由落體運動來驗證機械能守恒,因此需要測量物體自由下落的高度hAB,以及物體通過B點的速度大小,在測量速度時我們利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時速度,因此明白了實驗原理即可知道需要測量的數(shù)據(jù);由題意可知,本實驗采用光電門利用平均速度法求解落地時的速度;則根據(jù)機械能守恒定律可知,當減小的機械能應等于增大的動能;由原理即可明確注意事項及數(shù)據(jù)的處理等內(nèi)容。
(1)根據(jù)機械能守恒的表達式可知,方程兩邊可以約掉質(zhì)量,因此不需要測量質(zhì)量,故A錯誤;根據(jù)實驗原理可知,需要測量的是A點到光電門B的距離H,故B正確;利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時速度,不需要測量下落時間,故C錯誤;利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時速度時,需要知道擋光物體的尺寸,因此需要測量小球的直徑,故D正確。故選BD。
(2)已知經(jīng)過光電門時的時間小球的直徑;則可以由平均速度表示經(jīng)過光電門時的速度;
故;
(3)若減小的重力勢能等于增加的動能時,可以認為機械能守恒;則有:mgH=mv2;
即:2gH=()2
解得:,那么該直線斜率k0=。
(4)乙圖線=kH,因存在阻力,則有:mgH-fH=mv2;
所以重物和紙帶下落過程中所受平均阻力與重物所受重力的比值為;
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【題目】如圖,一載流長直導線和一矩形導線框固定在同一平面內(nèi),線框在長直導線右側,且其長邊與長直導線平行。已知在t=0到t=t1的時間間隔內(nèi),直導線中電流i發(fā)生某種變化,而線框中感應電流總是沿順時針方向;線框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右。設電流i正方向與圖中箭頭方向相同,則i隨時間t變化的圖線可能是
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【題目】如圖所示,一輕桿一端固定質(zhì)量為m的小球,以另一端O為圓心,使小球在豎直面內(nèi)做半徑為R的圓周運動.以下說法不正確的是( )
A. 小球通過最高點時,桿所受的彈力可以等于零
B. 小球能到達最高點時的最小速度為零
C. 小球通過最高點,桿對球的作用力可以與球所受重力方向相反,此時重力一定大于桿對球的作用力
D. 小球通過最高點,桿對球的作用力可以與球所受重力方向相反, 此時重力一定小于桿對球的作用力
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【題目】如圖所示,一個固定在豎直平面上的光滑半圓形管道,管道里有一個直徑略小于管道內(nèi)徑的小球,小球在管道內(nèi)做圓周運動,從B點脫離后做平拋運動,經(jīng)過時間1s后又恰好垂直與傾角為45°的斜面相碰.已知半圓形管道的半徑為R=5m,小球可看作質(zhì)點且其質(zhì)量為m=5kg,重力加速度為g(g=10m/s2)。求:
(1)小球在斜面上的相碰點C與B點的水平距離;
(2)小球經(jīng)過管道的B點時,小球對管道的作用力.
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【題目】如圖所示,半徑R=0.4 m的光滑圓弧軌道BC固定在豎直平面內(nèi),軌道的上端點B和圓心O的連線與水平方向的夾角θ=30°,下端點C為軌道的最低點且與光滑水平面相切,一根輕質(zhì)彈簧的右端連接著M=0.3 kg的滑塊靜止在平面上。質(zhì)量m=0.1 kg的小物塊(可視為質(zhì)點)從空中A點以v0=2 m/s的速度被水平拋出,恰好從B點沿軌道切線方向進入軌道,經(jīng)過C點后沿水平面向右運動(g取10 m/s2)。求:
(1)小物塊經(jīng)過圓弧軌道上B點時速度vB的大。
(2)小物塊經(jīng)過圓弧軌道上C點時對軌道的壓力大。
(3)彈簧的彈性勢能的最大值Epm。
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【題目】如圖甲所示,賽龍舟是中國最重要的節(jié)日民俗活動之一,在中國南方地區(qū)普遍存在,賽龍舟已列入國家級非物質(zhì)文化遺產(chǎn)名錄。若某龍舟和舵手們的總質(zhì)量M=8×103kg,要求從河岸A劃到河岸B,龍舟到達河岸B時的速度大小為0.2m/s,圖乙是龍舟整個運動過程的速度-時間圖象,則( 。
A. 龍舟在加速和減速階段加速度大小相等
B. 龍舟從河岸A劃到河岸B的位移為2604m
C. 龍舟在整個比賽過程中的平均速度為
D. 龍舟在勻減速運動過程中受到的合力大小為400N
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【題目】隨著智能手機的使用越來越廣泛,一些人在駕車時也常常離不開手機。然而開車使用手機是一種分心駕駛的行為,極易引發(fā)交通事故。如圖甲所示,一輛出租車在平直公路上以v0=20m/s的速度勻速行駛,此時車的正前方x0=100m處有一電動三輪車,正以v1=8m/s速度勻速行駛,而出租車司機此時正低頭看手機,3.5s后才發(fā)現(xiàn)危險,司機立刻采取緊急制動措施。若從司機發(fā)現(xiàn)危險開始計時,出租車的速度-時間圖象如圖乙所示,g取10m/s2。
(1)假若出租車與三輪車不發(fā)生碰撞,從司機低頭看手機到出租車停止運動的這段時間內(nèi),出租車前進的距離;
(2)通過計算判斷三輪車是否被撞。
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【題目】【加試題】電阻為1 Ω的矩形線圈繞垂直于磁場方向的軸在勻強磁場中勻速轉動,產(chǎn)生的交變電動勢隨時間變化的圖象如圖所示。現(xiàn)把交流電加在電阻為9Ω的電熱絲上,則下列說法中正確的是( )
A. 線圈轉動的角速度為31.4 rad/s
B. 如果線圈轉速提高一倍,則電流不會改變
C. 電熱絲兩端的電壓V
D. 電熱絲的發(fā)熱功率P=1800 W
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【題目】如圖所示,MN是一負點電荷產(chǎn)生的電場中的一條電場線。一個帶正電的粒子(不計重力)從a到b穿越這條電場線的軌跡如圖中虛線所示。下列結論正確的是( 。
A. 帶電粒子從a到b過程中動能逐漸減小
B. 負點電荷一定位于M點左側
C. 帶電粒子在a點的加速度大于在b點的加速度
D. 帶電粒子在a點時具有的電勢能大于在b點時具有的電勢能
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