【題目】某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲以如圖裝置中的滑塊為對(duì)象驗(yàn)證“動(dòng)能定理”，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖所示的裝置，另外他們還找到了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫(xiě)紙、紙帶、小木塊、細(xì)沙、墊塊。當(dāng)滑塊連接上紙帶，用細(xì)線通過(guò)滑輪掛上空的小沙桶時(shí)，釋放小桶，滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài)。若你是小組中的一位成員，要完成該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，則：

(1)你認(rèn)為還需要的實(shí)驗(yàn)器材有_________、_________。(兩個(gè))

(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)為了保證滑塊（質(zhì)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(zhì)量m應(yīng)滿足的實(shí)驗(yàn)條件是_________，實(shí)驗(yàn)時(shí)首先要做的步驟是 ________。

(3)在(2)的基礎(chǔ)上，某同學(xué)用天平稱量滑塊的質(zhì)量M。往沙桶中裝入適量的細(xì)沙，用天平稱出此時(shí)沙和沙桶的總質(zhì)量m。讓沙桶帶動(dòng)滑塊加速運(yùn)動(dòng)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄其運(yùn)動(dòng)情況，在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上取兩點(diǎn)，測(cè)出這兩點(diǎn)的間距L和這兩點(diǎn)的速度大小v1與v2（v1< v2）。則對(duì)滑塊，本實(shí)驗(yàn)最終要驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為___________________ （用題中的字母表示）。

(4)某同學(xué)想用該裝置探究滑塊與沙及沙桶組成的系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒。他先調(diào)節(jié)木板一端高度，讓滑塊在沒(méi)有沙桶索引的情況下勻速運(yùn)動(dòng)。然后再讓沙桶帶動(dòng)滑塊在傾斜木板上加速運(yùn)動(dòng)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄其運(yùn)動(dòng)情況，現(xiàn)在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上取兩點(diǎn)，測(cè)出這兩點(diǎn)的間距L和這兩點(diǎn)的速度大小v1與v2（v1< v2）。如果實(shí)驗(yàn)時(shí)滑塊質(zhì)量為M，沙及沙桶總質(zhì)量為m，傾斜木板的傾角為α，則能否用此方法來(lái)驗(yàn)證滑塊與沙及沙桶組成的系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒？如果不能，請(qǐng)說(shuō)明理由；如果能，則最終需驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為____________。（用題中的字母表示）

(5)現(xiàn)另一位同學(xué)用水平氣墊導(dǎo)軌（摩擦可忽略）替代長(zhǎng)木板。讓沙桶帶動(dòng)滑塊在水平氣墊導(dǎo)軌上加速運(yùn)動(dòng)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄其運(yùn)動(dòng)情況，在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上取兩點(diǎn)，測(cè)出這兩點(diǎn)的間距L和這兩點(diǎn)的速度大小v1與v2（v1< v2）。你認(rèn)為該同學(xué)方案能否探究滑塊與沙及沙桶組成的系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒？實(shí)驗(yàn)中滑塊質(zhì)量為M，沙及沙桶總質(zhì)量為m。如果不能，請(qǐng)說(shuō)明理由；如果能，則寫(xiě)出最終需驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式____________。（用題中的字母表示）

【答案】刻度尺天平m<<M平衡摩擦力不能，因系統(tǒng)有摩擦力一直做負(fù)功

【解析】

(1)驗(yàn)證動(dòng)能定理需要測(cè)量位移和質(zhì)量，則需要刻度尺和天平．

(2)根據(jù)牛頓第二定律得整體的加速度，則繩子的拉力,只有在m<<M時(shí)，滑塊(質(zhì)量為M)受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等．由于存在摩擦，所以實(shí)驗(yàn)前先平衡摩擦力．

(3)驗(yàn)證合力做功與動(dòng)能變化量是否相等，因?yàn)楹狭ψ龉?/span>mgL，動(dòng)能變化量為,即驗(yàn)證熟悉表達(dá)式.

(4)雖然已經(jīng)平衡了摩擦力，但用的是滑塊的重力分力平衡，而摩擦力始終做負(fù)功，即系統(tǒng)除重力做功外還有其它力做功，故系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒，不能驗(yàn)證系統(tǒng)的機(jī)械能是否守恒.

(5)在實(shí)驗(yàn)中，能量轉(zhuǎn)化是：沙桶和沙子的損失的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)能，沙桶和沙子的損失的重力勢(shì)能為：mgL，整個(gè)系統(tǒng)增加的動(dòng)能：，所以我們需要驗(yàn)證：.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】2016年8月16日，我國(guó)科學(xué)家自主研制的世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”成功發(fā)射并進(jìn)入預(yù)定圓軌道．已知“墨子號(hào)”衛(wèi)星運(yùn)行軌道離地面的高度約為500km，地球半徑約為6 400km，則該衛(wèi)星在圓軌道上運(yùn)行時(shí)(　　)

A. 速度大于第一宇宙速度 B. 速度大于地球同步衛(wèi)星的運(yùn)行速度

C. 加速度大于地球表面的重力加速度 D. 加速度小于地球同步衛(wèi)星的向心加速度

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，真空中O點(diǎn)有一點(diǎn)電荷，在它產(chǎn)生的電場(chǎng)中有a、b兩點(diǎn)，a點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為Ea，方向與ab連線成60°角，b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為Eb，方向與ab連線成30°角．關(guān)于a、b兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)Ea、Eb及電勢(shì)φa、φb的關(guān)系，正確的是 (　　)

A. Ea＝3Eb，φa>φb B. Ea＝3Eb，φa<φb

C. ，φa<φb D. ，φa<φb

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】在“探究物體的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中：

（1）以下操作正確的是______________。

A．平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將重物用細(xì)繩通過(guò)定滑輪系在小車上

B．平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將紙帶連接在小車上并穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

C．每次改變小車的質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力

D．實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先放開(kāi)小車，后接通電源

（2）為了更直接地反映物體的加速度a與物體質(zhì)量m的關(guān)系，往往用關(guān)系圖象表示出來(lái)。如果圖象是通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線，則說(shuō)明____________________________________。

（3）如圖是該實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，打點(diǎn)頻率50 Hz。O點(diǎn)為打出的第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C、D、E、F、G是計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間有4個(gè)點(diǎn)未標(biāo)出，OA=17.65 cm、AB=11.81 cm、BC=14.79 cm、CD=17.80 cm、DE=20.81 cm、EF=23.80 cm、FG=26.79 cm，根據(jù)以上數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。物體的加速度是_________m/s2，打F點(diǎn)時(shí)的速度是_______m/s。（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖5所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)中有a、b、c三點(diǎn)．在以它們?yōu)轫旤c(diǎn)的三角形中，∠a＝30°、∠c＝90°,電場(chǎng)方向與三角形所在平面平行．已知a、b和c點(diǎn)的電勢(shì)分別為V、V和2 V．該三角形的外接圓上最低、最高電勢(shì)分別為

A．V、V B．0 V、4 V

C．V、 D．0 V、V

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】水平傳送帶被廣泛地應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)和火車站，用于對(duì)旅客的行李進(jìn)行安全檢查。如圖所示為一水平傳送帶裝置示意圖，繃緊的傳送帶AB始終保持的恒定速率運(yùn)行。一質(zhì)量為的行李無(wú)初速度地放在A處，傳送帶對(duì)行李的滑動(dòng)摩擦力使行李開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，隨后行李又以與傳送帶相等的速率做勻速直線運(yùn)動(dòng)。設(shè)行李與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)，A.B間的距離，g取，求：

（1）行李從A處傳送到B處所需時(shí)間；

（2）如果提高傳送帶的運(yùn)行速率，行李就能被較快地傳送到B處，求傳送行李的最短時(shí)間和傳送帶對(duì)應(yīng)的最小運(yùn)行速率。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】物體以速度v勻速通過(guò)直線上的A、B兩點(diǎn)需要的時(shí)間為t�，F(xiàn)在物體由A點(diǎn)靜止出發(fā)，先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度大小為a1，到某一速度vm后立即做勻減速直線運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)停下，設(shè)加速度大小為a2，歷時(shí)仍為t，則物體的 （ ）

A. 速度vm必定為2v，無(wú)論a1、a2為何值

B. 速度vm是不確定的，與a1、 a2的大小有關(guān)

C. a1、a2的值是一定的，且a1、a2的值與最大速度vm有關(guān)

D. a1、a2的值是不確定的，但若a1取某一確定值，則a2的值必定是確定的

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，區(qū)域Ⅰ內(nèi)有電場(chǎng)強(qiáng)度為E=2×104N/C、方向豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)；區(qū)域Ⅱ中有一光滑絕緣圓弧軌道，軌道半徑為R= 2m，軌道在A點(diǎn)的切線與水平方向成60°角，在B點(diǎn)的切線與豎直線CD垂直；在Ⅲ區(qū)域有一寬為d=3m的有界勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小未知，方向水平向右．一質(zhì)量為m=0.4kg、帶電荷量為q= -2×10-4C的小球（質(zhì)點(diǎn)）從左邊界O點(diǎn)正上方的M點(diǎn)以速度v0=2m/s水平射入?yún)^(qū)域 I，恰好從A點(diǎn)沿圓弧軌道切線進(jìn)入軌道且恰好不能從Ⅲ區(qū)域中電場(chǎng)的右邊界穿出，（取g=10m/S2）求：

（1）OM的長(zhǎng)L；

（2）區(qū)域Ⅲ中電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小E′；

（3）小球到達(dá)區(qū)域Ⅲ中的電場(chǎng)邊界上的點(diǎn)與oo′的距離．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，在傾角為θ的光滑斜面上有兩個(gè)用輕質(zhì)彈簧相連接的物塊A 、B ．它們的質(zhì)量分別為mA、mB，彈簧的勁度系數(shù)為k , C為一固定擋板。整體處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)開(kāi)始用一個(gè)變化的F沿斜面方向拉物塊A 使A緩慢向上運(yùn)動(dòng)（任何時(shí)刻都可看成處于平衡狀態(tài)），直至物塊B 剛要離開(kāi)擋板C時(shí)，求：（重力加速度為g）

（1）力F作用前彈簧給物體A的彈力FN1

（2）B剛要離開(kāi)擋板C時(shí)彈簧給物塊B 的彈力FN2；

（3）B剛要離開(kāi)擋板C時(shí)作用在A物體上的拉力F；

（4）從開(kāi)始到B剛要離開(kāi)擋板C時(shí)，A物體運(yùn)動(dòng)的距離d；

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