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    19．用如图甲所示的装置来完成“探究功与速度变化的关系”实验，将细绳一端拴在小车上，跨过滑轮后，细绳另一端固定一小桶，在小桶呃逆放入砝码，牵引小车运动，并把小桶和砝码所受的总重力当做小车受到的拉力，探求拉力对小车做的功与小车获得的速度的关系，则：
    （1）下列说法正确的是BC
    A．本实验不需要平衡摩擦力，可以直接将长木板水平固定
    B．实验时应先不挂小桶，适当抬高长木板的左端，平衡小车受到的摩擦力
    C．实验时应先接通打点计时器的电源，再释放小车
    D．实验时应先释放小车，再接通打点计时器的电源
    （2）某次实验小桶和钩码的总质量为m，小车的质量为M，获得的纸带如图乙所示，图中1，2，3，4都为计数点，计数点2，3，4与点1间的距离分别为x1、x2、x3，相邻两计数点间的时间间隔为T．则：
    ①在打点计时器打“2”点时，小车运动的速度大小为$\frac{{x}_{2}}{2T}$；
    ②在打点计时器从打“2”点到打“3”点的过程中，外力对小车做的功为mg（x2-x1），小车动能的变化为$\frac{1}{2}M{（\frac{{x}_{3}-{x}_{1}}{2T}）}^{2}-\frac{1}{2}M{（\frac{{x}_{2}}{2T}）}^{2}$．

    分析 （1）本实验的关键是需要先平衡摩擦力，这样橡皮筋对小车的拉力做的功才为总功，知道实验中要先接通电源，再释放小车；
    （2）根据做匀变速直线运动的物体在某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度求出打第2个点和第3个点的速度，外力对小车做的功根据W=Fx求解，小车动能的变化等于3位置的动能减去2位置的动能．

    解答 解：（1）A、本实验需要平衡摩擦力，为了平衡摩擦力，实验中可以将长木板的左端适当垫高，使小车拉着穿过打点计时器的纸带自由下滑时能保持匀速运动，故A错误，B正确；
    C、实验中要先接通电源，再释放小车，故C正确，D错误；
    故选：BC
    （2）①在打点计时器打“2”点时的速度${v}_{2}=\frac{{x}_{2}}{2T}$，
    ②在打点计时器从打“2”点到打“3”点的过程中，外力对小车做的功为W=mg（x2-x1），
    在打点计时器打“2”点时的速度${v}_{3}=\frac{{x}_{3}-{x}_{1}}{2T}$，
    在打点计时器从打“2”点到打“3”点的过程中，小车动能的变化为$△{E}_{K}=\frac{1}{2}M{{v}_{3}}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_{2}}^{2}$=$\frac{1}{2}M（\frac{{x}_{3}-{x}_{1}}{2T}）^{2}-\frac{1}{2}M（\frac{{x}_{2}}{2T}）^{2}$．
    故答案为：（1）BC；（2）①$\frac{{x}_{2}}{2T}$；②mg（x2-x1）；$\frac{1}{2}M{（\frac{{x}_{3}-{x}_{1}}{2T}）}^{2}-\frac{1}{2}M{（\frac{{x}_{2}}{2T}）}^{2}$

    点评 本题关键从实验目地、实验原理出发，去分析实验时我们需要注意的问题，如何达到实验目的．一切围绕原理去分析即可，会利用纸带求解瞬时速度，难度适中．

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
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    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    9．如图所示，在平面直角坐标系xOy的第四象限有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B=2.0T．一质量为m=5.0×10-8 kg、电量为q=1.0×10-6 C的带电粒子从P点沿图示方向以v=20m/s的速度进入磁场，从x轴上的Q点离开磁场（Q点未画出）．已知OP=30cm，（粒子重力不计，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8），求：
    （1）OQ的距离；
    （2）若粒子不能进入x轴上方，求磁感应强度B′满足的条件．

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    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    10．如图甲为一种改进后的回旋加速器示意图，其中盒缝间的加速电场场强大小恒定，且被限制在AC板间，虚线中间不需加电场，如图所示，从P0处静止释放一带电粒子，粒子将沿电场线方向加速后再进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动，对这种改进后的回旋加速器，工作时某带电粒子的动能Ek随时间t变化规律如图乙所示（忽略带电粒子在电场中的加速时间），则下列判断正确的是（　　）
    A．所加电场方向需要做周期性的变化，且变化周期等子2（tn-tn-1）
    B．粒子在磁场中做圆周运动的周期为tn-tn-1
    C．不同粒子在同一回旋加速器中获得的最大动能都相同
    D．带电粒子每运动一周被加速一次

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    7．如图所示，有一四棱镜ABCD，∠B=∠C=90°，∠D=75°．某同学想测量其折射率，他用激光笔从BC面上的P点射入一束激光，从Q点射出时与AD面的夹角为30°，Q点到BC面垂线的垂足为E，P、Q两点到E点的距离分别为a、$\sqrt{3}$a，已知真空中光束为c，求：
    （1）该棱镜材料的折射率n；
    （2）激光从P点传播到Q点所需的时间t．

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    14．如图所示，在粗糙水平面上有一质量为M=2kg的粗糙斜面体、斜面的倾角θ=30°，在斜面体的左侧相距为d=1.5m处有一固定障碍物Q，将一质量为m=0.2kg的小物块（可视为质点）用绝缘绳系住，绳的一端固定在斜面体的顶端，此时小物块恰好能在斜面体上与斜面体一起保持静止且绳刚好伸直无弹力．现给斜面体施加一水平向左的推力F，使斜面体和小物块一起向左做匀加速运动，当斜面体到达障碍物Q与其碰撞后，斜面体立即被障碍物Q锁定．已知斜面体与地面间的动摩擦因数为μ1=0.5，重力加速度g=10m/s2，设滑动摩擦力等于最大静摩擦力，求：
    （1）小物块与斜面间的动摩擦因数μ2；
    （2）最大的水平推力F；
    （3）若用最大水平推力作用在斜面体上，斜面体被障碍物Q锁定后，小物体在绝缘绳牵引下沿圆周运动而不脱离圆轨道，轻绳的长度应满足的条件？

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    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    4．如图所示，AB是固定在竖直平面内一半径为R的四分之一圆弧轨道，圆心为O1，BC是一半径为$\frac{R}{2}$的四分之一圆弧轨道，圆心为O2，两段圆弧轨道在B点平滑对接，圆心O1和O2与B点在同一水平线上，一质量为m可视为质点的小球静止于AB圆弧轨道的最低点A．现给小球一水平向右的初速度v，不计一切摩擦，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）
    A．当v=$\sqrt{3gR}$时，小球上升的最大高度为1.5R
    B．当v=$\sqrt{3gR}$时，小球不会脱离轨道
    C．当v=$\sqrt{3.5gR}$时，小球上升的最大高度为1.5R
    D．当v=$\sqrt{3.5gR}$时，小球不会脱离轨道

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    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    11．某实验小组采用如图甲所示的装置研究“小车运动变化规律”．打点计时器工作频率为50Hz．实验的部分步骤如下：

    a．将木板的左端垫起，以平衡小车的摩擦力；
    b．在小车中放入砝码，带穿过打点计时器，连在小车后端，用细线连接小车和钩码；
    c．将小车停在打点计时器附近，接通电源，释放小车，小车拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一系列的点，断开电源；
    d．改变钩码或小车中砝码的质量，更换纸带，重复b、c的操作．
    （1）设钩码质量为m1、砝码和小车总质量为m2，重力加速度为g，则小车的加速度为：a=$\frac{{m}_{1}g}{{m}_{1}+{m}_{2}}$（用题中所给字母表示）；
    （2）如图丙是某次实验中得到的一条纸带，在纸带上取计数点O、A、B、C、D和E，用最小刻度是毫米的刻度尺进行测量，读出各计数点对应的刻度x，通过计算得到各计数点到O的距离s以及对应时刻小车的瞬时速度v．请将C点对应的测量xC值和计算速度vC值填在下表中的相应位置．
    （3）实验小组通过绘制△v2-s图线来分析运动规律（其中△v2=v2-v02，v是各计数点对应时刻小车的瞬时速度，v0是O点对应时刻小车的瞬时速度）．他们根据实验数据在图乙中标出了O、A、B、D、E对应的坐标点，请你图乙中标出计数点C对应的坐标点，并画出△v2-s图线．
    （4）实验小组绘制的△v2-s图线的斜率k=$\frac{2{m}_{1}g}{{m}_{1}+{m}_{2}}$（用题中所给字母表示），若发现该斜率大于理论值，其原因可能是木板的左侧垫的过高．
    计数点x/cms/cmv/（m•s-1）
    O1.000.30
    A2.341.340.38
    B4.043.040.46
    C6.005.000.54
    D8.337.330.61
    E10.909.900.70

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    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    8．某同学利用打点器测量滑块的质量，实验装置如图甲所示，将长木板有定滑轮的一端垫起，将打点计时器安装在长木板上靠近滑块处，滑块与穿过打点计时器的纸带相连，细绳通过夹子与纸带连接并跨过定滑轮，细绳下端连接钩码，调整木板倾角，使滑块沿木板向下做匀速直线运动，已知此时钩码的质量为m0，接下来仅将钩码m0撤去，保持整个装置不变，释放滑块，滑块沿木板向下做匀加速直线运动，此时打点计时器打出的纸带如图乙所示（已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，A、B、C、D、E是所纸带上选出的计数点）求解下列问题：

    （1）打点计时器在打D点时滑块的速度v0=1.38m/s．（结果保留三位有效数字）
    （2）撤去钩码m0后滑块下滑的加速度a=3.02m/s2（结果保留三位有效数字）．
    （3）滑块质量的表达式为M=$\frac{{m}_{0}g}{a}$（用字母a、m0、g等物理量表示）．

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    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    9．如图所示，质量为m=1kg、电荷量为q=5×10-2C的带正电的小滑块，从半径为R=0.4m的光滑绝缘$\frac{1}{4}$圆弧轨道上由静止自A端滑下．整个装置处在方向互相垂直的匀强电场与匀强磁场中．已知E=100V/m，方向水平向右，B=1T，方向垂直纸面向里，g=10m/s2．求：
    （1）滑块到达C点时的速度；
    （2）在C点时滑块所受洛伦兹力．

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