【题目】用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。
主要实验步骤如下:
①安装好实验器材。接通电源后,让拖着纸带的小车沿长木板运动,重复几次。
②选出一条点迹清晰的纸带,找一个合适的点当作计时起点O(t=0),然后每隔0.1s选取一个计数点,如图2中A、B、C、D、E、F……所示。
③通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E……点时小车的速度,分别记作v1、v2、v3、v4、v5……
④以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系,在坐标纸上描点,如图3所示。结合上述实验步骤,请你完成下列问题:
(1)在下列仪器和器材中,还必须使用的有______和_________(填选项前的字母)。
A.电压合适的50Hz交流电源
B.电压可调的直流电源
C.刻度尺
D.秒表
E.天平(含砝码)
(2)对应的坐标点,并画出v—t图像________。
(3)观察v—t图像,可以判断小车做匀变速直线运动,其依据是______。根据v—t图像计算出小车的加速度a=_______m/s2。(保留两位有效数字)
(4)利用该装置也可以完成“探究动能定理”的实验。实验中,需要平衡摩擦力和其他阻力。正确操作方法是把长木板右端垫高,在不挂重物且_________(选填选项前的字母)的情况下,轻推一下小车,若小车拖着纸带做匀速运动,表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。
A.计时器不打点
B.计时器打点
【答案】A C 一条倾斜直线 0.64±1m/s2 B
【解析】
(1)[1][2]AB.实验使用的电源为交流电源,故A正确,B错误;
C.刻度尺要用来测量纸带的点之间的距离,所以必须要有刻度尺,故C正确;
D.打点计时器本身就是计时的仪器,不需要秒表,故D错误;
E.实验中不需要测量物体质量,不需要天平,故E错误。
故选AC。
(2)[3]如下图所示
(3)[4][5]图象是一条倾斜的直线,图象斜率恒定,可知速度随着时间是均匀变化的,说明小车是做匀变速直线运动,斜率表示小车的加速度,根据图象计算出小车的加速度
(4)[6]通过打点计时器打出的点,分析小车的位移变化情况得相邻相等时间间隔内位移之差相近,在误差允许的范围内的话,就能知道小车做匀变速直线运动,同时知道已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。
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【题目】在学校组织的趣味运动会上,某科技小组为大家提供了一个寓学于乐的游戏。如图所示,将一质量为0.1kg的小滑块放在O点,用弹射装置由将其静止弹出,球沿着光滑的半环形轨道OA和AB运动,BC段为一段长短可调的粗糙平面,DEFG为接球槽,接槽EF的长度为d=2.5m,DE和FG的高度忽略不计。圆弧OA和AB的半径分别为r=0.2m,R=0.4m,小滑块与BC段的动摩擦因数=0.4,C点离接槽的高度为h=1.25m,水平距离为x=0.5m,g取10m/s2。求:
(1)要使小滑块恰好不脱离圆轨道,小滑块在B位置对半圆轨道的压力多大?
(2)在上一问中,假设小滑块恰好静止在C处,则BC段粗糙水平面长度为多少?
(3)假设轨道长度调节至L′=2m,要使小滑块始终能落入槽中,弹射装置的弹性势能需要满足什么条件?
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【题目】如图所示,位于竖直面内的xOy直角坐标系的第二象限内存在一匀强电场,电场方向平行于xOy平面,与x轴正方向的夹角θ=60°且斜向上方。整个x轴的负半轴上都分布着粒子发射源,发射源发射的带电粒子完全相同(质量均为m,电荷量均为+q,粒子竖直发射后的初速度大小均为v0,方向均沿y轴正方向),在所有到达y轴正半轴的粒子中自P点发射的粒子经过y轴正半轴时的速度最小。已知带电粒子所受重力大小为其所受电场力大小的倍,重力加速度为g,不计粒子间的相互作用力。求:
(1)粒子自x轴发射后,在电场中运动时的加速度大小和方向;
(2)自P点发射的粒子经过y轴时的速度大小;
(3)粒子自x轴上的Q点(图中未画出)发射时,粒子经过y轴时的速度方向恰好垂直于y轴,求OQ的距离。(提示:可以参考研究抛体运动时所用的“运动的合成和分解”的思路解题)
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【题目】图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图
(1)实验前应对实验装置反复调节,直到斜槽末端切线______,每次让小球从同一位置由静止释放,是为了使每次小球平抛的______相同。
(2)图乙是正确实验取得的数据,其中O为抛出点,则此小球做平抛运动的初速度为______m/s。(g取9.8m/s2)
(3)在“研究平抛物体运动”的实验中,如果小球每次从斜槽滚下的初始位置不同,则下列说法中正确的是______
A.小球平抛的初速度相同
B.小球每次做不同的抛物线运动
C.小球在空中运动的时间均相同
D.小球通过相同的水平位移所用时间相同
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【题目】北斗二期导航系统的“心脏”是上海天文台自主研发的星载氢原子钟,它是利用氢原子能级跃迁时辐射出来的电磁波去控制校准石英钟。如图为氢原子能级图,则( )
A. 13 eV的电子可以使基态氢原子发生跃迁
B. 大量处于n=5能级的氢原子向低能级跃迁时可辐射8种不同频率的光子
C. 现用光子能量介于10~12.9 eV范围内的光去照射一群处于基态的氢原子,在照射光中可能被吸收的光子能量只有3种
D. E4跃迁到E2时产生的光子a与E5跃迁到E3时产生的光子b的动量之比为97∶255
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【题目】如图,电荷量分别为Q(Q>0)和-Q的点电荷对称地放置在x轴上原点O的两侧,a点在O与Q之间的x轴上,b点在y轴上。取无穷远处的电势为零。下列说法正确的是
A.O点电势为零,电场强度也为零
B.a点的电场强度一定大于b点的电场强度
C.将负的试探电荷从O点移到a点,必须克服电场力做功
D.将同一正的试探电荷先后从O、b两点移到a点,后者电势能的变化较大
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【题目】如果质量相同的小球A、B,在沿一条直线运动的过程中发生弹性正碰,速度发生交换。如图所示,将光滑水平绝缘的大桌面取为Oxy坐标面,空间有竖直向下(图中朝里)矩形磁场区域的匀强磁场B。(附注:解题时略去球之间的电作用力)
(1)Oxy平面上距O稍远处的小球A,质量m、电量q(q>0),初速度方向垂直于磁场,如图所示,大小为v0,而后A在磁场区域内做匀速圆周运动,试求圆周运动的半径R和运动周期T。
(2)图中小球A1、A2质量也同为m,电量也同为q(q>0),开始时分别位于y轴上的y1、y2(y1>y2)位置,初速度方向如图所示,大小也同为v0。设A1、A2间可能发生的碰撞都是弹性碰撞且不会相互转移电荷(下同)。已知A1能到达y2处,两球始终都在矩形磁场区域里运动,试求y1-y2的所有可能取值。
(3)在x轴上与x1相距尽可能远的x2处存在一正三角形区域的匀强磁场,磁感应强度大小也为B,方向也是竖直向下(图中朝里)。图中小球B的质量也为m,电量也同为q(q>0),t=0时位于x轴上距O稍远的矩形磁场区域外的x1位置,初速度大小也为v0,方向垂直于正三角形磁场区域EFG的E边的中点H射入磁场区域,然后从EG边界的I点(图中未画出)穿出磁场,且GI长是正三角形边长的0.75倍,求该正三角形区域的边长a。
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【题目】如图所示,某杂技演员在做手指玩耍盘子的高难度表演。若盘的质量为m,手指与盘之间的动摩擦因数为,重力加速度为g,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,盘底处于水平状态且不考虑盘的自转。则下列说法正确的是( )
A. 若手指支撑着盘,使盘保持静止状态,则手指对盘的作用力大于mg
B. 若手指支撑着盘并一起水平向右匀速运动,则盘受到水平向右的静摩擦力
C. 若手指支撑着盘并一起水平向右匀加速运动,则手对盘的作用力大小为
D. 若盘随手指一起水平匀加速运动,则手对盘的作用力大小不可超过
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【题目】如图所示,质量M=10kg的小车放在水平光滑的平面上,在小车左端施加一水平推力F=10N,当小车向右运动的速度达到7m/s时,在小车前端轻轻地放上一个大小不计、质量为m=2kg的小物块,物块与小车间的动摩擦因数μ=0.2,小车足够长g取10m/s2,则:
(1)放上小物块后,小物块及小车的加速度各为多大;
(2)经多长时间两者达到相同的速度;
(3)从小物块放上小车开始,经过t=8s小物块通过的位移大小为多少?
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