练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    20．甲乙两个同学共同做“验证牛顿第二定律”的实验，装置如图所示．　　
    ①两位同学用砝码盘（连同砝码）的重力作为小车（对象）受到 的合外力，需要平衡桌面的摩擦力对小车运动的影响．他们将长木板的一端适当垫高，在不挂砝码盘的情况下，小车能够自由地做匀速直线运动．另外，还应满足砝码盘（连同砝码）的质量m远小于小车的质量M．（填“远小于”、“远大于”或“近似等于”）接下来，甲同学研究：在保持小车的质量不变的条件下，其加速度与其受到的牵引力的关系；乙同学研究：在保持受到的牵引力不变的条件下，小车的加速度与其质量的关系．
    ②甲同学通过对小车所牵引纸带的测量，就能得出小车的加速度a．图2是某次实验所打出的一条纸带，在纸带上标出了5个计数点，在相邻的两个计数点之间还有4个点未标出，图中数据的单位是cm．实验中使用的电源是频率f=50Hz的交变电流．根据以上数据，可以算出小车的加速度a=0.343m/s2．（结果保留三位有效数字）
    ③乙同学通过给小车增加砝码来改变小车的质量M，得到小车的加速度a与质量M的数据，画出a-$\frac{1}{M}$图线后，发现：当$\frac{1}{M}$较大时，图线发生弯曲．于是，该同学后来又对实验方案进行了进一步地修正，避免了图线的末端发生弯曲的现象．那么，该同学的修正方案可能是A．
    A．改画a与$\frac{1}{M+m}$的关系图线      B．改画a与（M+m）的关系图线
    C．改画 a与$\frac{m}{M}$的关系图线            D．改画a与$\frac{1}{（M+m）^{2}}$的关系图线．

    分析 （1）在“验证牛顿第二定律”的实验中，为使绳子拉力为小车受到的合力，应先平衡摩擦力；为使绳子拉力等于砝码和砝码盘的重力，应满足砝码和砝码盘的质量远小于小车的质量；
    （2）根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小．
    （3）分别对小车和砝码盘列出牛顿第二定律方程，即可知道绳子拉力就是砝码重力的条件以及图象弯曲的原因．

    解答 解：①“验证牛顿第二定律”的实验中，为使绳子拉力为小车受到的合力，应先平衡摩擦力，方法是将长木板的一端适当垫高，在不挂砝码盘的情况下，小车能够自由地做匀速直线运动，另外为使绳子拉力等于砝码盘（连同砝码）的质量，必须满足满足砝码盘（连同砝码）的质量m远小于小车的质量M的条件．
    ②每打五个点取一个计数点，又因打点计时器每隔0.02s打一个点，所以相邻两计数点间的时间T=0.1s；
    在匀变速直线运动中连续相等时间内的位移差为常数即：△x=aT2，逐差法知：a=$\frac{{（x}_{4}+{x}_{3}）-（{x}_{1}+{x}_{2}）}{4{T}^{2}}$=$\frac{（17.47-8.05）-8.05}{4×0．{1}^{2}}×1{0}^{-2}$=0.343m/s2
    ③分别对小车与砝码列出牛顿第二定律，对小车有F=Ma，对砝码有：F-mg=ma，两式联立可得：a=$\frac{mg}{m+M}$=$\frac{1}{M+m}•mg$，
    所以作图时应作出a-$\frac{1}{M+m}$图象．
    故选：A
    故答案为：①匀速直线，远小于；   ②0.343；③A

    点评 明确实验原理是解决有关实验问题的关键．在验证牛顿第二定律实验中，注意以下几点：（1）平衡摩擦力，这样绳子拉力才为合力；（2）满足砝码（连同砝码盘）质量远小于小车的质量，这样绳子拉力才近似等于砝码（连同砝码盘）的重力．

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：填空题

    10．如图所示电路中，电源电压U=3.0V，R1=R2=R3=R4=4Ω，r=1Ω，则电压表的示数为2.4V，电流表的示数为0.6A．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    11．质量m=0.16kg，长l=0.5m，宽d=0.1m，电阻R=0.4Ω的矩形线圈，从h1=5m高处自由下落，进入一个匀强磁场，当当线圈的下边cd刚进入磁场时，线圈恰好做匀速直线运动，已知线圈cd边通过磁场所用的时间t=0.15s．（去g=10m/s2）．
    （1）磁场的磁感应强度B；
    （2）磁场区域的高度h2．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    8．如图所示，虚线框内为某种电磁缓冲车的结构示意图，其主要部件为缓冲滑块K和质量为m的“U”形框缓冲车厢，在车厢的底板上固定着两个水平绝缘导轨PQ、MN，车厢的底部固定有电磁铁（图中未画出），能产生垂直于导轨平面并随车厢一起运动的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B，设导轨右端QN是磁场的右边界．导轨内的缓冲滑块K由高强度绝缘材料制成，滑块K上绕有闭合矩形线圈abcd，线圈的总电阻为R，匝数为n，ab边长为L．假设缓冲车以速度v0与障碍物C碰撞后，滑块K立即停下（碰前车厢与滑块相对静止），此后线圈与轨道磁场的作用使车厢减速运动，从而实现缓冲．假设不计一切摩擦力，求：

    （1）求滑块K的线圈中感应电动势Em的大小；
    （2）若缓冲车厢向前移动距离L后速度为零（导轨未碰到障碍物），则此过程线圈abcd中过的电荷量q和产生的焦耳热Q各是多少？
    （3）若缓冲车以某一速度v0′（未知）与障碍物C碰撞后，滑块K立即停下，缓冲车厢所受的最大水平磁场力为Fm．缓冲车在滑块K停下后，其速度v随位移x的变化规律满足：v=v0′-$\frac{{n}^{2}{B}^{2}{L}^{2}}{mR}$x．要使导轨右端不碰到障碍物，则导轨右端与滑块K的cd边距离至少多大？

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    15．在坐标系xOy中，有三个靠在一起的等大的圆形区域，分别存在着方向如图所示的匀强磁场，磁感应强度大小都为B=0.10T，磁场区域半径R=$\frac{2\sqrt{3}}{3}$m，三个圆心A、B、C构成一个等边三角形，B、C点都在x轴上，且y轴与圆形区域C相切，圆形区域A内磁场垂直纸面向里，圆形区域B、C内磁场垂直纸面向外．在直角坐标系的第Ⅰ、Ⅳ象限内分布着场强E=1.0×105N/C的竖直方向的匀强电场，现有质量m=3.2×10-26kg，带电荷量q=-1.6×10-19C的某种负离子，从圆形磁场区域A的左侧边缘以水平速度v=106m/s沿正对圆心A的方向垂直磁场射入，求：
    （1）该离子通过磁场区域所用的时间．
    （2）离子离开磁场区域的出射点偏离最初入射方向的侧移为多大？（侧移指垂直初速度方向上移动的距离）
    （3）若在匀强电场区域内竖直放置一挡板MN，欲使离子打到挡板MN上的偏离最初入射方向的侧移为零，则挡板MN应放在何处？匀强电场的方向如何？

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    5．如图所示，虚线a，b，c，d表示匀强电场中的4个等势面，两个带电粒子M、N（重力忽略不计）以平行于等势面的初速度射入电场，运动轨迹分别如图中MPN和NQM所示．己知M是带正电的带电粒子．则（　　）
    A．N一定也带正电B．a点的电势高于b点的电势
    C．带电粒子N克服电场力做功D．带电粒子N的动能增大，电势能减小

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    12．如图甲所示，R为电阻箱（0～99.9Ω），置于阻值最大位置，Rx为未知电阻，（1）断开K2，闭合K1，逐次减小电阻箱的阻值，得到一组R、I值，并依据R、I值作出了如图乙所示的R-$\frac{1}{I}$图线，（2）断开K2，闭合K1，当R调至某一位置时，电流表的示数I1=1.0A；保持电阻箱的位置不变，断开K1，闭合K2，此时电流表的示数为I2=0.8A，据以上数据可知（　　）
    A．电源电动势为2.0 V
    B．电源内阻为0.25Ω
    C．Rx的阻值为1.5Ω
    D．K1断开、K2接通时，随着R的减小，电源输出功率减小

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    9．据探测，宇宙中可能存在一种远离其他恒星的四星系统，其中有一种四星系统的模型如图所示，在边长为R的正三角形的三个顶点上各有一质量为m的星体，在三角形的中心有质量为M的另一颗星，处在三角形顶点上的三颗星均绕处于静止状态的位于三角形中心的星体做匀速圆周运动，不考虑其他星体对该系统的影响，已知引力常量为G，求三角形顶点上的星体做匀速圆周运动的周期和线速度．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    10．一带正电的质量为m的小球向右水平抛入范围足够大的匀强电场，电场方向水平向左，不计空气阻力，则小球（　　）
    A．做直线运动B．速率先增大后减小
    C．做曲线运动D．速率先减小后增大

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案