【題目】某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗證動能定理,他們在實驗室組裝了一套如右上圖所示的裝置,另外他們還找到了打點計時器所用的學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊、細(xì)沙.當(dāng)滑塊連接上紙帶,用細(xì)線通過滑輪掛上空的小沙桶時,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,要完成該項實驗,則:

(1)你認(rèn)為還需要的實驗器材有____________

(2)實驗時為了保證滑塊受到的合力與沙桶的總重力大小基本相等,沙和沙桶的總質(zhì)量應(yīng)滿足的實驗條件是_______________________,實驗時首先要做的步驟是________________

(3)在(2)的基礎(chǔ)上,某同學(xué)用天平稱量滑塊的質(zhì)量為M.往沙桶中裝入適量的細(xì)沙,用天平稱出此時沙和沙桶的總質(zhì)量為m.讓沙桶帶動滑塊加速運動.用打點計時器記錄其運動情況,在打點計時器打出的紙帶上取兩點,測出這兩點的間距L和這兩點的速度大小v1v2(v1v2).則本實驗最終要驗證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 ______________.(用題中的字母表示實驗中測量得到的物理量)

【答案】 天平、刻度尺 沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量 平衡摩擦力

【解析】試題分析:(1)該實驗驗證拉力做的功與滑塊動能的變化是否相等,從而驗證動能定理.根據(jù)實驗的原理來分析需要的器材;(2)實驗前要平衡摩擦力,使滑塊受到的合力等于沙和沙桶的重力;只有在滑塊質(zhì)量遠(yuǎn)大于沙和沙桶總質(zhì)量的情況下,才可近似認(rèn)為滑塊受到的拉力等于沙和沙桶的重力.(3)將滑塊的瞬時速度,代入動能定理表達(dá)式即可正確解題.

(1)在實驗中,需要測量滑塊、沙和沙桶的質(zhì)量,所以還需要天平.需要測量打出的紙帶上計數(shù)點的間的距離,所以還需要刻度尺

(2)實驗時為了保證滑塊受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等,需要保證沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量,即,實驗時首先要平衡滑塊受到的摩擦力.
(3)由動能定理得,拉力做的功,則實驗最終要驗證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為:

練習(xí)冊系列答案
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【題目】如圖所示,一固定的豎直汽缸由一大一小兩個同軸圓筒組成,兩圓筒中各有一個活塞.已知大活塞的質(zhì)量為m1=2.50 kg,橫截面積為S1=80.0 cm2;小活塞的質(zhì)量為m2=1.50 kg,橫截面積為S2=40.0 cm2;兩活塞用剛性輕桿連接,間距保持為l=40.0 cm;汽缸外大氣的壓強(qiáng)為p=1.00×105 Pa,溫度為T=303 K.初始時大活塞與大圓筒底部相距,兩活塞間封閉氣體的溫度為T1=495 K.現(xiàn)汽缸內(nèi)氣體溫度緩慢下降,活塞緩慢下移.忽略兩活塞與汽缸壁之間的摩擦,重力加速度大小g取10 m/s2.求:

(1)在大活塞與大圓筒底部接觸前的瞬間,汽缸內(nèi)封閉氣體的溫度;

(2)缸內(nèi)封閉的氣體與缸外大氣達(dá)到熱平衡時,缸內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng).

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【題目】如圖所示,理想變壓器原線圈輸入電壓UUmsinωt,副線圈電路中R0為定值電阻,R是滑動變阻器.V1V2是理想交流電壓表,示數(shù)分別用U1U2表示;A1A2是理想交流電流表,示數(shù)分別用I1I2表示.下列說法正確的是(  )

A. I1I2表示電流的瞬間值

B. U1U2表示電壓的最大值

C. 滑片P向下滑動過程中,U2不變、I1變大

D. 滑片P向下滑動過程中,U2變小、I1變小

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【題目】鐵路轉(zhuǎn)彎處的彎道半徑r是根據(jù)地形決定的,彎道處要求外軌比內(nèi)軌高,其內(nèi)外高度差h的設(shè)計不僅與r有關(guān),還取決于火車在彎道上的行駛速率.下表中是鐵路設(shè)計人員技術(shù)手冊中彎道半徑r及與之相對應(yīng)的軌道的高度差h.

彎道半徑r/m

660

330

220

165

132

110

內(nèi)外軌高度差h/mm

50

100

150

200

250

300

(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù),試導(dǎo)出hr關(guān)系的表達(dá)式,并求出當(dāng)r=440 m時,h的設(shè)計值.

(2)鐵路建成后,火車通過彎道時,為保證絕對安全,要求內(nèi)外軌道均不向車輪施加側(cè)向壓力,又已知我國鐵路內(nèi)外軌的間距設(shè)計值為L=1.500 m,結(jié)合表中數(shù)據(jù),算出我國火車的轉(zhuǎn)彎速率(路軌傾角很小時,正弦值按正切值處理,結(jié)果可用根號表示,g=10 m/s2).

(3)隨著人們生活節(jié)奏加快,對交通運輸?shù)目旖萏岢隽烁叩囊,為了提高運輸能力,國家對鐵路不斷進(jìn)行提速,這就要求鐵路轉(zhuǎn)彎速率也需要提高,請根據(jù)上述計算原理和上述表格分析提速時應(yīng)采取怎樣的有效措施.

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【題目】為了驗證碰撞中的動量守恒和檢驗兩個小球的碰撞是否為彈性碰撞,某同學(xué)選取了兩個體積相同、質(zhì)量不相等的小球12,按下述步驟做了如下實驗:

用天平測出兩個小球的質(zhì)量(分別為m1m2,且m1m2);

按照如圖所示的那樣,安裝好實驗裝置,將斜槽AB固定在桌邊,使槽的末端點的切線水平.將一斜面BC連接在斜槽末端;

先不放小球2,讓小球1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下,記下小球在斜面上的落點位置E;

將小球2放在斜槽前端邊緣上,讓小球1從斜槽頂端A處仍由靜止?jié)L下,使它們發(fā)生碰撞,記下小球1和小球2在斜面上的落點位置;

用毫米刻度尺量出各個落點位置到斜槽末端點B的距離.圖中DE、F點是該同學(xué)記下的小球在斜面上的幾個落點位置,到B點的距離分別為LD、LE、LF

根據(jù)該同學(xué)的實驗,請你回答下列問題:

1)小球12發(fā)生碰撞后,1的落點是圖中的 點,2的落點是圖中的 點.

2)用測得的物理量來表示,只要滿足關(guān)系式 ,則說明碰撞中動量是守恒的.

3)用測得的物理量來表示,只要再滿足關(guān)系式 ,則說明兩小球的碰撞是彈性碰撞.

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