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(12分)如图11所示,长L=1.2 m、质量M=3 kg的木板静止放在倾角为37°的光滑斜面上,质量m=1 kg、带电荷量q=+2.5×10-4 C的物块放在木板的上端,木板和物块间的动摩擦因数μ=0.1,所在空间加有一个方向垂直斜面向下、场强E=4.0×104 N/C的匀强电场.现对木板施加一平行于斜面向上的拉力F=10.8 N. 取g=10 m/s2,斜面足够长.求:

(1)物块经多长时间离开木板?

(2)物块离开木板时木板获得的动能.                        

(3)物块在木板上运动的过程中,由于摩擦而产生的内能.

 

【答案】

(1)  s (2)27 J (3)2.16 J

【解析】(1)物块向下做加速运动,设其加速度为a1,木板的加速度为a2,则由牛顿第二定律

对物块:mgsin37°-μ(mgcos37°+qE)=ma1

对木板:Mgsin37°+μ(mgcos37°+qE)-F=Ma2

a1t2a2t2=L

得物块滑过木板所用时间t= s.

(2)物块离开木板时木板的速度v2=a2t=3 m/s.

其动能为Ek2Mv22=27 J

(3)由于摩擦而产生的内能为

Q=Fx=μ(mgcos37°+qE)·L=2.16 J.

 

练习册系列答案
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(9分)某兴趣小组为测一遥控电动小车的额定功率,进行了如下实验:
①用天平测出电动小车的质量为0.4 kg;
②将电动小车、纸带和打点计时器按如图11所示安装;

③接通打点计时器(其打点周期为0.02 s);
④使电动小车以额定功率加速运动,达到最大速度一段时间后关闭小车电源.待小车   
静止时再关闭打点计时器(设在整个过程中小车所受的阻力恒定).
在上述过程中,打点计时器在纸带上所打的点迹如图12甲、乙所示,图中O点是打点
计时器打的第一个点.

请你分析纸带数据,回答下列问题:
(1)该电动小车运动的最大速度为________m/s;
(2)该电动小车运动过程中所受的阻力大小为________ N;
(3)该电动小车的额定功率为________W.

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(2)(6分)在“探究速度随时间变化的规律”实验中,小车做匀变速直线运动,记录小车运动的纸带如图11所示.某同学在纸带上共选择7个计数点A、B、C、D、E、F、G,相邻两个计数点之间还有4个点没有画出.他量得各点到A点的距离如图所示,根据纸带算出小车的加速度为1 .0m/s2.则:

①本实验中所使用的交流电源的频率为     Hz;
②打B点时小车的速度vB      m/s,BE间的平均速度      m/s.
(3)(8分)为了测量某电池的电动势E(约为3V)和内阻r,可供选择的器材如下:
A.电流表G1(2mA  100Ω)          B.电流表G2(1mA 内阻未知)
C.电阻箱R1(0~999.9Ω)              D.电阻箱R2(0~9999Ω)
E.滑动变阻器R3(0~10Ω  1A)         F.滑动变阻器R4(0~1000Ω  10mA)
G.定值电阻R0(800Ω  0.1A)          H.待测电池
I.导线、电键若干
①采用如图12(甲)所示的电路,测定电流表G2的内阻,得到电流表G1的示数I1、电流表G2的示数I2如下表所示:

I1(mA)
0.40
0.81
1.20
1.59
2.00
I2(mA)
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
根据测量数据,请在图12(乙)坐标中描点作出I1—I2图线.由图得到电流表G2的内阻等于     Ω.
②在现有器材的条件下,测量该电池电动势和内阻,采用如图12(丙)所示的电路.在给定的器材中,图中滑动变阻器①应该选用   ,电阻箱②应该选用    (均填写器材后面的代号).
③根据图12(丙)所示电路,请在图12(丁)中用笔画线代替导线,完成实物电路的连接.

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(1)物块经多长时间离开木板?

(2)物块离开木板时木板获得的动能.                             图11

(3)物块在木板上运动的过程中,由于摩擦而产生的内能.

 

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(18分)

(1)如图9所示为“验证碰撞中的动量守恒”的实验装置。

①下列说法中不符合本实验要求的是         。 (选填选项前面的字母)

A.入射球比靶球质量大或者小均可,但二者的赢径必须相同

B.在同一组实验的不同碰撞中,每次入射球必须从同一高度由静止释放

C.安装轨道时末端必须水平

D.需要的测量仪器有天平和刻度尺

②实验中记录了轨道末端在记录纸上的竖直投影为O点,经多次释放入射球,在记录纸上找到了两球的平均落点位置MPN,并测得它们到O点的距离分别为。已知入射球的质量为,靶球的量为,如果测得近似等于        ,则可认为成功验证了碰撞中的动量守恒。

(2)用一段长为80cm的金属丝做“测定金属的电阻率”的实验。

①用多用表粗测电阻丝的电阻,结果如图10所示,由此可知电阻丝电阻的测量值约为

       

②用螺旋测微器测量金属丝的直径,结果如图11所示,由此可知金属丝直径的测量结果为

       mm。

③在用电压表和电流表测金属丝的电阻时,提供下列供选择的器材:

A.直流电源(电动势约为4.5V,内阻很小)

B.电压表(量程0~3V,内阻约3k)

C.电压表(量程0~15V,内阻约15k)

D.电流表(量程0~0.6A,内阻约0.125)

E.电流表(量程0~3A,内阻约0.025)

F.滑动变阻器(阻值范围0~15,最大允许电流1A)

G.滑动变阻器(阻值范围0~200,最大允许电流2A)

H.开关、导线。

要求有较高的测量精度,并能测得多组数据,在供选择的器材中,电流表应选择      ,电压表应选择      ,滑动变阻器应选择      。(填字母代号)

④根据上面选择器材,完成图12中实验电路的连接。

 

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