18.(7分)物体A、B都静止在同一水平面上,它们的质量分别是mA、mB,与水平面之间的动摩擦因数和。用平行于水平面的力F分别拉物体A、B,得到加速度a和拉力F的关系图像如图14中A、B所示。
(1)利用图像求出两个物体的质量mA和mB。
甲同学分析的过程是:从图像中得到F=12N时,A物体的加速度aA4m/s2,B物体的加速度aB=2m/s2,根据牛顿第二定律导出:,故mA=3kg,mB=6kg。
乙同学分析的过程是:从图像中得出直线A、B的斜率为:
KA=tan45°=1,KB=tan26°34’=0.5,而k=
所以mA=1kg,mB=2kg。
请判断甲、乙两个同学结论的对和错,并分析错误的原因。如果两个同学都错,分析各自的错误原因后再计算正确的结果。
(2)根据图像计算A、B两物体与水平面之间动摩擦因数A和B的数值。
17.(4分)密立根油滴实验是测定带电粒子可能带有的最小电荷的一种实验,实验时把细小的油滴喷入可调电压的电容器(板间距离设为d,油滴的质量可测得为m)。调节电压使油滴处于悬浮或匀速运动,记下此时的电压为U,则油滴的带电量q=______。下表中的数据为通过实验测得几个油滴的带电量,据此可判断电荷的最小带电量为_____C。
油滴 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
电量 (C) |
3.2×10-19 |
8.2×10-19 |
9.6×10-19 |
12.8×10-19 |
4.8×10-19 |
16.0×10-19 |
16.(7分)探究能力是物理学研究的重要能力之一。物体因绕轴转动而具有的动能叫转动动能,转动动能的大小与物体转动的角速度有关。为了研究某一砂轮的转动动能Ek与角速度的关系。某同学采用了下述实验方法进行探索:(如图13所示)先让砂轮由动力带动匀速旋转测量其角速度,然后让砂轮脱离动力,由于克服转轴间的摩擦力做功,砂轮最后停下来,测出砂轮脱离动力到停止转动的圈数n,通过分析实验数据,得出结论经实验测得的同组和n如下表所示:
/rad·s-1 |
0.45 |
1 |
2 |
3 |
4 |
N |
5.0 |
20 |
80 |
180 |
320 |
Ek/J |
|
|
|
|
|
另外已测得砂轮轴的直径为1cm,转轴间的摩擦力为N。(取2=10)
(1)计算出砂轮每次脱离动力的转动动能,并填入上表中。
(2)由上述数据推导出该砂轮的转动动能EK与角速度的关系_________。
(3)若测得脱离动力后砂轮的角速度为2.5rad/s,则它转过45周后的角速度为____rad/s。
15.( 5分)在“验证机械能守恒定律”的实验中,质量为m的重锤拖着纸带下落,在此过程中,打点计时器在纸带上打出一系列的点。在纸带上选取5个相邻计数点A、B、C、D和E,相邻计数点时间间隔为T,其中O为重锤开始下落时记录的点,各计数点之间的距离如图12所示,当地重力加速度为g。
(1)打点计时器打下计数点B时,重锤下落的速度vB=_______,打点计时器打下计数点D时,重锤下落的速度vD=_______。
(2)从打下计数点B到打下计数点D的过程中,重锤的重力势能减小量△Ep=________,重锤的动能增加量速度△Ek=______.
(3)在误差允许范围内,通过比较___________就可以验证重锤下落过程中机械能守恒了。
14.(5分)某研究性学习小组在探究外力与动能变化规律时,利用如图11所示的装置进行实验,已知砝码P和Q的质量都是M,小砝码的质量为m,把砝码放在砝码P上,测出时间t内砝码P通过的距离h,若忽略摩擦阻力,对于由P、Q和小砝码组成的系统,所受的合外力为________,合外力所做的功为_________;请用M、m、t写出系统末动能Ek的表达式为____________;由于h=_______,由此可得到的结论是对由P、Q和小砝码组成的系统合外力做的功等于_____________。
13.(4分)飞船沿半径为R的圆周绕地球运转,周期为T,如图10所示。如果飞船要返回地面,可在轨道上某一点A处将速度降低到适当数值,从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运行,椭圆与地球表面在B点相切。已知地球半径为r,则飞船由A点运动到B点所需的时间t=__________。
12.如图9所示,、b、c、d为匀强电场中的等势面,且电势。一带电粒子沿图中AB曲线运动,不计粒子所受重力,则粒子( )
A.一定带负电
B.运动轨道是抛物线
C.从A运动到B的过程中电势能增加
D.从A运动到B的过程中动能与电势能之和保持不变
第Ⅱ卷(非选择题,共84分)
11.“神舟三号”顺利发射升空后,在离地面340km的圆轨道上运行了108圈。运行中需要多次进行“轨道维持”。所谓“轨道维持”就是通过控制飞船上发动机的点火时间和推力的大小方向,使飞船能保持在预定轨道上稳定运行。如果不进行轨道维持,由于飞船受轨道上稀薄空气的摩擦阻力,轨道高度会逐渐降低,在这种情况下飞船的动能、重力势能和机械能变化情况将会是( )
A.动能、重力势能和机械能都逐渐减小
B.重力势能逐渐减小,动能逐渐减小,机械能不变
C.重力势能逐渐增大,动能逐渐减小,机械能不变
D.重力势能逐渐减小,动能逐渐增大,机械能逐渐减小
10.如图8所示,M为固定在桌面上的L形木块,abcd为圆周的光滑轨道,a为轨道的最高点,de面水平且有一定长度。今将质量为m的小球在d点的正上方高h处释放,让其自由下落到d处切入轨道运动,则( )
A.在h一定的条件下,释放后小球的运动情况与小球的质量有关
B.只要改变h的大小,就能使小球通过a点之后,既可能落回轨道之内,又可能落到de面上。
C.无论怎样改变h的大小,都不可能使小球通过a点之后,又落回轨道之内
D.要使小球飞出de面之外(即e的右面)是可能的
9.如图7所示,一物体以6m/s的初速度从曲面A点,运动到B点时速度仍为6m/s,若物块以5m/s的初速度仍由A点下滑,则运动到B点速度将( )
A.大于5m/s B. 等于5m/s是
C. 小于5m/s是 D. 条件不足,无法判断
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