【题目】如图所示,某同学探究小车加速度与力的关系的实验装置,他将光电门固定在水平轨道上的B点,用不同重物通过细线拉同一小车,每次小车都从同一位置A由静止释放。
(1)若用游标卡尺测出遮光条的宽度d如图乙所示,则d= cm;实验时将小车从图示位置由静止释放,由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt=2.0×s,则小车经过光电门时的速度为 m/s;
(2)实验中可近似认为细线对小车的拉力与重物重力大小相等,则重物的质量m与小车的质量M间应满足的关系为 ;
(3)测出多组重物的质量m和对应遮光条通过光电门的时间Δt,并算出相应小车经过光电门时的速度v,通过描点作出线性图象,研究小车加速度与力的关系.处理数据时应作出 (选填“V-m”或“-m”)图象;
(4)某同学在(3)中作出的线性图象不通过坐标原点,其原因是 。
【答案】(1)1.140;0.57m/s(2)M远远大于m
(3)v2-m(4)小车与水平轨道间存在摩擦力(或未平衡摩擦力)
【解析】试题分析:(1)游标卡尺的主尺读数为11mm,游标读数为0.05×8mm=0.40mm,所以最终读数为:11mm+0.40mm=11.40mm=1.140cm;数字计时器记录通过光电门的时间,由位移公式计算出物体通过光电门的平均速度,用该平均速度代替物体的瞬时速度,故在遮光条经过光电门时滑块的瞬间速度为:
(2)该实验的研究对象是小车,采用控制变量法研究.当质量一定时,研究小车的加速度和小车所受合力的关系.为消除摩擦力对实验的影响,可以把木板右端适当垫高,以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力抵消,那么小车的合力就是绳子的拉力.根据牛顿第二定律得,对m:,对M:,解得:,当时,即当重物重力要远小于小车的重力,绳子的拉力近似等于重物的总重力.
(3)由题意可知,该实验中保持小车质量M不变,因此有:,由题意可知,M、s不变,画出v2-m图象,若图象为过原点的直线,则说明外力和加速度成正比,故画出v2-m图象可以直观的得出结论.
(4)开始当小车挂上重物时,加速度却为零,线性图象不通过坐标原点,故导致图象不过原点的原因是木板倾角偏小.即说明操作过程中没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足.
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【题目】如图所示,MPQO为有界的竖直向下的匀强电场,电场强度为E,ACB为光滑固定的半圆形轨道,圆轨道半径为R,AB为圆水平直径的两个端点,AC为圆弧,一个质量为m,电荷量为-q的带电小球,从A点正上方高为H处由静止释放,并从A点沿切线进入半圆轨道,不计空气阻力及一切能量损失,关于带电小球的运动情况,下列说法正确的是
A.小球一定能从B点离开轨道
B.小球在AC部分可能做匀速圆周运动
C.若小球能从B点离开,上升的高度一定小于H
D.小球到达C点的速度可能为零
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【题目】甲、乙两车同时由同一地点沿同一方向做直线运动,它们的x--t图像如图所示,甲车图像为过坐标原点的倾斜直线,乙车图像为顶点在坐标原点的拋物线,下列说法错误的是( )
A.甲、乙之间的距离先增大后减小,然后再增大
B.0--时间段内,乙的平均速度大于甲的平均速度
C.时刻,乙的速度等于甲的速度的2倍
D.0--时间段内,时刻甲乙距离最大
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【题目】某同学用如图甲所示的实验装置来“探究a与F、m之间的定量关系”.
(1)实验时,必须先平衡小车与木板之间的摩擦力.该同学是这样操作的:如图乙,将小车静止地放在水平长木板上,并连着已穿过打点计时器的纸带,调整木板右端的高度,接通电源,用手轻拨小车,让打点计时器在纸带上打出一系列点迹间距都相同的点,说明小车在做________________运动.
(2)如果该同学先如(1)中的操作,平衡了摩擦力.以砂和砂桶的重力为F,在小车质量M保持不变情况下,不断往桶里加砂,砂的质量最终达到,测小车加速度a,作a-F的图像.下列图线正确的是 .
(3)设纸带上计数点的间距为S1和S2.如图为用米尺测量某一纸带上的S1、S2的情况,从图中可读出S1=3.10cm, S2=________cm,已知打点计时器的频率为50Hz,由此求得加速度的大小a=_______m/s2.
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【题目】探月卫星绕地运行一段时间后,离开地球飞向月球。如图所示是绕地飞行的三条轨道,轨道1是近地圆形轨道,2和3是变轨后的椭圆轨道。A点是2轨道的近地点,B点是2轨道的远地点,卫星在轨道1的运行速率为7.7 km/s,则下列说法中正确的( )
A.卫星在2轨道经过A点时的速率一定大于7.7 km/s
B.卫星在2轨道经过B点时的速率一定小于7.7 km/s
C.卫星在3轨道所具有的机械能小于在2轨道所具有的机械能
D.卫星在3轨道所具有的最大速率小于在2轨道所具有的最大速率
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【题目】如图所示,光滑水平面上存在有界匀强磁场,磁感应强度为B,质量为m边长为a的正方形线框ABCD斜向穿进磁场,当AC刚进入磁场时速度为v,方向与磁场边界成
45°,若线框的总电阻为R,则
A. 线框穿进磁场过程中,框中电流的方向为DCBA
B. AC刚进入磁场时线框中感应电流为
C. AC刚进入磁场时线框所受安培力为
D. 此时CD两端电压为
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【题目】如图所示,物体在恒力F作用下沿曲线A运动到B,这时突然使它所受到的力反向而大小不变(即由F变为-F),在此力作用下,物体以后的运动情况,下列说法正确的是( )
A、物体可能沿原曲线由B返回
B、物体可能沿曲线Ba运动
C、物体可能沿曲线Bb运动
D、物体可能沿曲线Bc运动
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【题目】如图所示,在真空中放置四个带电体,它们的带电量均为+Q,半径均为R,彼此互不影响。甲为均匀带电的金属球,乙为均匀带电的金属环,丙为均匀带电的金属盘,丁为均匀带电的金属半球壳。在过球心或圆心O的中轴线上,距离球心或圆心r处的A点,电场强度的大小E可用公式(k表示静电力常量)计算的有 ( )
A. 甲 B. 甲、丁
C. 乙、丙 D. 甲、乙、丙
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【题目】如图所示,在x轴下方的区域内存在沿y轴正向的匀强电场,电场强度大小为E,在x轴上方存在以O为圆心、半径为R的半圆形匀强磁场(MN为直径),磁感应强度大小为B、方向垂直于xoy平面向外,y轴上的A点与O点的距离为d。一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子从A点由静止释放,经电场加速后从O点射入磁场,不计粒子的重力。
(1)求粒子在磁场中运动的速度大小和轨道半径;
(2)要使粒子进入磁场后从ON穿出磁场,求电场强度的最大值Em;
(3)若电场强度大小为2Em,求粒子在磁场中运动的时间。
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