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9.某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲以如圖1裝置中的滑塊為研究對象“驗證動能定理”,他們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置,另外他們還找到了打點(diǎn)計時器所用的學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊、天平、刻度尺、細(xì)沙等材料.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,釋放沙桶,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)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,沙和沙桶的總質(zhì)量m、滑塊的質(zhì)量M兩者應(yīng)滿足的條件是M>>m,而且實驗時還需要有平衡摩擦力的步驟.
(2)在(1)的基礎(chǔ)上,某同學(xué)用天平稱量滑塊的質(zhì)量M向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m.讓沙桶帶動滑塊加速運(yùn)動,用打點(diǎn)計時器記錄其運(yùn)動情況,在打點(diǎn)計時器打出的紙帶上取OABC四點(diǎn),量得各計數(shù)點(diǎn)間的距離分別為x1、x2、x3.若研究滑塊的AB段,本實驗最終要驗證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為mgx2=12Mx2+x32T212Mx1+x22T2(用題中的字母表示,重力加速度為g,打點(diǎn)計時器所接交變電流的周期為T).

分析 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.由勻變速運(yùn)動的推論求出滑塊的瞬時速度,代入動能定理表達(dá)式即可正確解題.

解答 解:(1)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M>>m,實驗時首先要平衡滑塊受到的摩擦力.
(2)做勻變速運(yùn)動的物體在某段時間內(nèi)的平均速度等于該段時間中間時刻的瞬時速度,則A點(diǎn)的速度vA=x1+x22T,B點(diǎn)的速度vB=x2+x32T,
由動能定理得:mgx2=12MvB2-12MvA2=12Mx2+x32T2-12Mx1+x22T2,則實驗最終要驗證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為:mgx2=12Mx2+x32T212Mx1+x22T2
故答案為:(1)M>>m;平衡摩擦力;(2)mgx2=12Mx2+x32T212Mx1+x22T2

點(diǎn)評 該題考查了力學(xué)實驗的基本操作和數(shù)據(jù)處理,正確解答這些問題的關(guān)鍵是明確實驗原理,提高應(yīng)用基本物理規(guī)律解決實驗問題的能力.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:多選題

19.關(guān)于平拋運(yùn)動,下列說法正確的是(  )
A.在同一高度,拋出速度越大的物體,其水平位移一定越大
B.在同一高度,拋出速度越大的物體,其飛行時間一定越長
C.不論拋出速度多大,拋出位置越高的物體,其飛行時間一定越長
D.不論拋出速度多大,拋出位置越高的物體,飛行得一定越遠(yuǎn)

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

20.一質(zhì)點(diǎn)沿直線運(yùn)動的v-t圖線如圖所示,下列說法正確的是(  )
A.第1s末質(zhì)點(diǎn)的速度方向改變B.第2s末質(zhì)點(diǎn)的加速度方向改變
C.第2s末質(zhì)點(diǎn)的加速度大小為1m/s2D.前4s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的位移為零

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

17.如圖所示,傾角0=30°、寬L=1m的足夠長的U形光滑金屬導(dǎo)軌固定在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=IT、范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向上.一根質(zhì)量m=0.2kg,電阻R=lΩ的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置.現(xiàn)用一平行于導(dǎo)軌向上的牽引力F作用在棒上,使棒由靜止開始沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動,運(yùn)動中ab棒始終與導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)軌電阻不計,重力加速度g取10m/s2.求:
(1)若牽引力的功率P恒為56W,則ab棒運(yùn)動的最終速度為多大?
(2)當(dāng)ab棒沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動到某一速度時撤去牽引力,從撤去牽引力到ab棒的速度為零,通過ab棒的電量q=0.5C,則撤去牽引力后ab棒向上滑動的距離多大?

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4.如圖所示,理想變壓器原線圈輸入電壓u=Umsinωt,副線圈電路中R0定值電阻,R是滑動變阻器.V1和V2是理想交流電壓表,示數(shù)分別用U1和U2表示;A1和A2是理想交流電流表,示數(shù)分別用I1和I2表示.下列說法正確的是( �。�
A.I1、I2表示電流的有效值,U1、U2表示電壓的瞬時值
B.變壓器的輸入功率,I1U1與輸出功率I2 U2相等
C.滑動觸頭P向下滑動,U2變小、I2變小
D.滑動觸頭P向下滑動過程中,U1不變、I1變大

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

14.如圖所示,半圓玻璃磚的半徑R=10cm,折射率n=3,直徑AB與屏幕MN垂直并接觸于A點(diǎn).激光束a以入射角i=60°射向玻璃磚圓心O,結(jié)果在屏幕MN上出現(xiàn)兩光斑
①畫出光路圖;
②求兩光斑之間的距離L.

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1.如圖所示是“研究平拋運(yùn)動規(guī)律”的實驗裝置,A、B、C為固定在水平面上的卡槽,豎直擋板可固定在卡槽上,且相鄰卡槽間的距離l=l0cm.擋板上固定白紙、復(fù)寫紙,小球撞擊擋板時在白紙上留下痕跡.按圖安裝實驗裝置時要保證斜槽末端切線水平•實驗中,每次讓小球從斜槽上同一位置由靜止釋放.將豎直擋板分別固定在卡槽A、B、C上,在白紙上依次選取三個點(diǎn)跡,測得相鄰兩點(diǎn)跡間的距離分別為20cm、30cm,取重力加速度g=l0m/s2,則小球做平拋運(yùn)動的初速度v0=1m/s.

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18.據(jù)報道,亞丁灣索馬里海盜的幾艘快艇試圖靠近中國海軍護(hù)航編隊保護(hù)的商船,中國海線軍發(fā)射爆震彈成功將其驅(qū)逐.假設(shè)其中一艘海盜快艇在海面上做直線運(yùn)動,其速度-時間圖象如圖所示,下列說法正確的是( �。�
A.海盜快艇在0~66s內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動
B.海盜快艇在96s末開始調(diào)頭逃離
C.海盜快艇在66~96s內(nèi)運(yùn)動了450m
D.海盜快艇在96~116s內(nèi)做勻減速直線運(yùn)動

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

19.如圖所示為研究影響平行板電容器電容大小因素的實驗裝置.設(shè)兩極板的正對面積為S,極板間的距離為d,靜電計指針偏角為θ,平行板電容器的電容為C.實驗中極板所帶電荷量可視為不變,則下列關(guān)于實驗的分析正確的是( �。�
A.保持d不變,減小S,則C變小,θ變大B.保持d不變,減小S,則C變大,θ變大
C.保持S不變,增大d,則C變小,θ變大D.保持S不變,增大d,則C變大,θ變大

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