【题目】右图为“探究物体的加速度与所受合外力及质量的关系”的实验装置图。实验中小车质量用M表示,盘及盘中砝码质量用m表示,小车加速度a可用小车拖动的纸带计算。
(1)某同学采用正确的操作方法,顺利地完成了实验,下图为打出的一条纸带的一部分,从点迹清晰处,选定一个合适的点记为“0”点,每隔4个点(点迹没有画出)选取一个计数点,则相邻计数点间的时间间隔为0.10s。编号分别为“1、2、3、4”,用刻度尺分别测量出每个计数点到“0”点的距离。根据数据可知打点计时器打下计数点2时,小车的瞬时速度v =________m/s,小车的加速度大小为a=__________m/s2。(计算结果请保留两位有效数字)
(2)在“探究加速度与质量的关系”时,该同学保持托盘中砝码质量不变,改变小车质量M,得到小车加速度a随变化的关系图像,如图所示。根据图像可以得出的结论是__________。
(3)在“探究加速度与力的关系”时,该同学保持小车的质量M不变,通过改变托盘中砝码的质量来改变小车受到的拉力,根据实验数据作出了加速度a与拉力F的关系图像,如图所示。你认为该图像不通过原点的原因可能是___________________________;该图像上部弯曲的原因可能是__________________________。
【答案】 (1)0.40; 0.38--0.42 (2)加速度a与小车质量M成反比(或加速度a与小车质量的倒数1/M成正比) (3)没有平衡摩擦力(或长木板右端垫起高度不够、长木板与桌面倾角过小、摩擦力平衡不够); 没有满足m<<M
【解析】(1)打点计时器打下计数点2时,小车的瞬时速度,小车的加速度大小为
(2)根据图像可以得出的结论是:加速度a与小车质量M成反比(或加速度a与小车质量的倒数1/M成正比);
(3)当a =0时,F≠0.也就是说当绳子上拉力到一定值时小车才有加速度,这是平衡摩擦力时木板倾角θ太小,即平衡摩擦力不够引起的.以整体为研究对象有mg=(m+M)a,则有,而在实验的过程中,我们认为绳子的拉力F等于砝码盘和砝码的重力mg,而实际上绳子的拉力F=Ma=mg,故要让绳子的拉力F约等于砝码盘和砝码的重力mg,那么M≈M+m,故应该是m<<M.而当m不再远远小于M时随m的增大物体的加速度逐渐减小且无限趋近于g,故图线上部弯曲的原因可能是未满足砝码盘和砝码的总质量远小于木块的质量.
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【题目】如图所示,两块平行金属板,两板间电压可从零开始逐渐升高到最大值,开始静止的带电粒子带电荷量为+q,质量为m (不计重力),从点P经电场加速后,从小孔Q进入右侧的匀强磁场区域,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外,CD为磁场边界,它与极板的夹角为θ=30°,小孔Q到板的下端C的距离为L,当两板间电压取最大值时,粒子恰好垂直CD边射出,则( )
A.两板间电压的最大值Um=
B.两板间电压的最大值Um=
C.能够从CD边射出的粒子在磁场中运动的最长时间tm=
D.能够从CD边射出的粒子在磁场中运动的最长时间tm=
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【题目】如图,平行金属板水平放置,一带电荷量为q(q>0)、质量为m的a粒子从板的左侧O点沿两板间的中线以初速度v0射入板间,结果粒子恰好从上板的右侧边缘与静止在此处的另一不带电、等质量的b粒子碰后粘在一起,进入一圆形有界匀强磁场,磁场方向垂直于纸面,圆形磁场的圆心与上板在同一直线上.两粒子经磁场偏转后射出磁场,沿水平方向返回两板间,它们又刚好返回到O点.不计粒子重力,金属板长为L,板上所加电压为U= ,求:
(1)a粒子刚出电场时的速度大小;
(2)两粒子从板右端返回电场时的位置与下板间的距离;
(3)a粒子在磁场运动过程中所受洛仑兹力大小和洛仑兹力对a粒子的冲量.
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【题目】某同学讲小球从P点水平抛向固定在水平地面上的圆柱形桶,小球沿着桶的直径方向恰好从桶的左侧上边沿进入桶内并打在桶的底角,如图所示,已知P点到桶左边沿的水平距离s=0.80m,桶的高度,直径d=0.20m,桶底和桶壁的厚度不计,取重力加速度,求:
(1)P点离地面的高度和小球抛出时的速度大小;
(2)小球经过桶的左侧上边沿时的速度大小及速度方向与水平方向的夹角正切值(结果可以带根号)。
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【题目】如图,在平面坐标系xOy内,第Ⅱ、Ⅲ象限内存在沿y轴负方向的匀强电场,第Ⅰ、Ⅳ象限内存在半径为L的圆形匀强磁场,磁场圆心在M(L,0)点,磁场方向垂直于坐标平面向内,一带负电粒子从第Ⅲ象限中的Q(﹣2L,﹣L)点以速度v0沿x轴正方向射出,恰好从坐标原点O进入磁场,从P(2L.0)点射出磁场.不计粒子重力,求:
(1)带电粒子进入磁场时的速度的大小;
(2)电场强度与磁感应强度的大小之比;
(3)粒子在磁场与电场中运动的时间之比.
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【题目】如图所示,某原子的三个能级的能量分别为E1、E2和E3 . a、b、c 为原子跃迁所发出的三种波长的光,下列判断正确的是( )
A.E1>E2>E3
B.(E3﹣E2)>(E2﹣E1)
C.b光的波长最长
D.c光的频率最高
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【题目】如图所示为氢原子的能级示意图.现用能量介于10~12.9eV范围内的光子去照射一群处于基态的氢原子,则下列说法正确的是( )
A.照射光中只有一种频率的光子被吸收
B.照射光中有三种频率的光子被吸收
C.氢原子发射出三种不同波长的光
D.氢原子发射出六种不同波长的光
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【题目】一辆值勤的警车停在公路边,当警员发现从他旁边以v0=8 m/s的速度匀速行驶的货车有违法行为时,决定前去追赶,经过t0=2.5s,警车发动起来,以加速度a= 2m/s2做匀加速运动,向货车追去,货车仍以原速度做匀速直线运动,求:
(1)警车发动起来以后至少多长时间可以追上货车?
(2)在警车追上货车之前,两车间的最大距离是多少?
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【题目】质量为10kg的物体在F=200N的水平推力作用下,从粗糙斜面的底端由静止开始沿斜面运动,斜面固定不动,与水平地面的夹角θ=37°,力F作用2s后撤去,物体在斜面上继续上滑了1.25s后,速度减为零.(已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g=10m/s2).求:
(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ;
(2)物体上滑的总路程x;
(3)此后物体能下滑吗?若能,请求物体回到斜面底端时的速度大小;
(4)若斜面倾角变为60°,并改变斜面粗糙程度,物块上滑的同时用水平向右的推力F作用在物块上,发现物块匀减速上滑过程中加速度与推力大小无关,求此时加速度大小.
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