1.某地区地震波中的横波和纵波传播速率分别约为4 km/s和9 km/s.一种简易地震仪由竖直弹簧振子P和水平弹簧振子H组成(如图所示).在一次地震中,震源在地震仪下方,观察到两振子相差5 s开始振动,则[2008年高考·重庆理综卷]( )
A.P先开始振动,震源距地震仪约36 km
B.P先开始振动,震源距地震仪约25 km
C.H先开始振动,震源距地震仪约36 km
D.H先开始振动,震源距地震仪约25 km
解析:地震波竖直向上传播时,从振源传过来的纵波激起振子P的振动,且波传过来所需的时间tP=;从振源传过来的横波激起振子H的振动,且波传过来所需的时间tH=;由于v横<v纵,可知tP<tH,所以P先振动.又Δt=tH-tP=5 s,可知s≈36 km,故选A.
答案:A
7.试根据平抛运动的原理设计测量弹射器弹丸的出射初速度的实验方法.提供的实验器材有:弹射器(含弹丸,如图甲所示),铁架台(带有夹具),米尺.
(1)在图乙中画出实验示意图.
(2)在安装弹射器时应注意: .
(3)实验中需要测量的量(并在示意图中用字母标出):
.
(4)计算公式: .
解析:弹射器只有保持水平,弹出的弹丸才能具有水平的速度,它的运动才是平抛运动.欲求弹丸的平抛初速度v0,可测下降的竖直高度y,再利用y=gt2,求出平抛运动的时间t,再测出水平位移x,即可解得水平初速度v0.
当然,要进行多次实验取平均值以减小误差,所以v0==x.
答案:(1)如图丙所示
(2)弹射器必须保持水平
(3)弹丸下降的高度y和水平射程x
(4)v0=x
6.图示为用频闪摄影方法拍摄的研究物体做平抛运动规律的照片.图中A、B、C为三个同时由同一点出发的小球,AA′为A球在光滑水平面上以速度v运动的轨迹;BB′为B球以速度v被水平抛出后的运动轨迹;CC′为C球自由下落的运动轨迹.通过分析上述三条轨迹可得出结论:
.
解析:由图示的频闪照片可以看出:在水平方向上,做平抛运动的物体的位移始终与做匀速直线运动的物体的位移相同,这说明平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动;在竖直方向上,做平抛运动的物体的位移始终与做自由落体运动的物体的位移相同,这说明平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动.
所以由三条轨迹可得出结论:平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动.
答案:平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动
5.图示是利用闪光照相研究平抛运动的示意图.小球A由斜糟滚下,从桌边缘水平抛出,当它恰好离开桌边缘时,小球B也同时下落,闪光频率为10 Hz的闪光器拍摄的照片中B球有四个像,像间的距离已在图中标出,单位为cm,如图所示,两球恰在位置4相碰.则A球离开桌面时的速度为 .(g取10 m/s2)
解析:由题意知,平抛运动与自由下落运动时间相等,t== s=0.3 s
故A球的初速度v0==1 m/s.
答案:1 m/s
4.在“研究平抛物体运动”的实验中,用一张印有小方格的纸记录轨迹,小方格的边长l=1.25 cm.若小球在平抛运动中先后经过的几个位置如图中的a、b、c、d所示,则小球平抛的初速度的计算式为v0= (用l、g表示),其值是 (g取9.8 m/s2).
解析:从图中可以看出,a、b、c、d四点沿水平方向相邻两点间的距离均为2l;根据平抛规律,物体在任意两相邻间隔所用的时间为t,则有:v0=.
由于a、b、c、d四点沿竖直方向依次相距l、2l、3l;平抛物体在竖直方向做自由落体运动,而且任意两个连续相等时间里的位移之差相等,Δs=gt2=l
即t=
解得:v0=2
代入数据得:
v0=2 m/s=0.7 m/s.
答案:2 0.7 m/s
3.某同学设计了一个如图所示的实验,将两个斜滑轨道固定在同一竖直面内,其下端水平.把两个质量相等的小钢球从斜面的同一高度由静止释放,滑道2与光滑水平板平滑连接,则他将观察到的现象是 ,这说明 .
答案:小球1能击中小球2 平抛运动在水平方向的分运动是匀速运动
2.在本实验中,为了准确地测出轨迹曲线上各点的坐标并求出初速度,可采取的措施有( )
A.选距原点近的点测量
B.选距原点远的点测量
C.准确地确定坐标原点和坐标轴
D.准确地测量各点的坐标
答案:BCD
1.在“探究平抛运动的规律”的实验中,如果小球每次从斜槽滚下的初始位置不同,则下列说法中错误的是( )
A.小球平抛的初速度不同
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每次均不同
D.小球通过相同的水平位移所用的时间均不同
解析:小球从斜槽上滚下,初始位置不同,则平抛初速度的不同,但不影响竖直方向的运动.
答案:C
12.(10分)检测一个最大阻值为5 Ω的滑动变阻器,可供使用的器材如下:
A.待测滑动变阻器Rx,全电阻约为5 Ω(电阻丝绕制紧密,匝数清晰可数)
B.电流表(量程为0.6 A,内阻约为0.6 Ω);
C.电流表(量程为3 A,内阻约为0.12 Ω);
D.电压表(量程为15 V,内阻约为15 kΩ);
E.电压表(量程为3 V,内阻约为3 kΩ);
F.滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω);
G.直流电源E(电动势为3 V,内阻不计);
H.游标卡尺;
I.毫米刻度尺;
J.开关S、导线若干.
(1)用伏安法测定Rx的最大阻值,所选电流表为 (填“”或“”),所选电压表为 (填“”或“”).
(2)在虚线框中画出测量电路的原理图,并根据所画原理图将图甲中的实物连接成测量电路.
(3)为了进一步测量待测滑动变阻器电阻丝的电阻率,需要测量电阻丝的直径和总长度,在不破坏变阻器的前提下,请设计一个实验方案,写出所需器材及操作步骤,并给出直径和总长度的表达式.[2007年高考·山东理综卷]
解析:(1)电源的电动势为3 V,故电压表应选.若在待测滑动变阻器Rx两端加上3 V的电压,通过Rx的电流也仅约为0.6 A(I== A=0.6 A),故电流表应选.
(2)设计此题中的测量电路时,根据题中提供的可使用器材,要注意考虑两个方面的问题:①用伏安法测电阻时,电流表内外接法的选择;②将滑动变阻器接入电路时,分压式和限流式接法的选择.由于选用的电压表的内阻(约为3 kΩ)远大于待测滑动变阻器Rx的阻值(最大阻值为5 Ω),故采用电流表外接法.由于滑动变阻器的全电阻约为20 Ω,在此题中,采用分压式或限流式接法均能满足要求完成实验,故有两种方案可供选用.(答题时选用任一种均可)
答案:(1)
方案一 (2)电路原理图和对应的实物连接图如图乙所示
(3)需要的器材:游标卡尺、毫米刻度尺
主要操作步骤如下:
①数出变阻器线圈缠绕的匝数n;
②用毫米刻度尺(也可以用游标卡尺)测量所有线圈的排列长度l,可得电阻丝的直径d=;
③用游标卡尺测量变阻器线圈部分的外径D,可得电阻丝的总长度L=nπ(D-),也可以用游标卡尺测量变阻器瓷管部分的外径D,得电阻丝的总长度L=nπ(D+);
④重复测量三次,求出电阻丝的直径和总长度的平均值.
方案二 (2)电路原理图和对应的实物连接图如图丙所示
(3)需要的器材:游标卡尺.
主要操作步骤如下:
①数出变阻器线圈缠绕的匝数n;
②用游标卡尺测量变阻器线圈部分的外径D1和瓷管部分的外径D2,可得电阻丝的直径d=,电阻丝的总长度L=π(D1-D2);
③重复测量三次,求出电阻丝的直径和总长度的平均值.
11.(10分)有一根细而均匀的导电材料样品,截面为同心圆环,如图甲所示.此样品的长L约为3 cm,电阻约为100 Ω,已知这种材料的电阻率为ρ,且该样品的内径太小而无法直接测量.现提供以下实验器材:
A.20等分刻度的游标卡尺;
B.螺旋测微器;
C.电流表(量程为50 mA,内阻r1=100 Ω);
D.电流表(量程为100 mA,内阻r2约为40 Ω);
E.滑动变阻器R1(0-10 Ω,额定电流为2 A);
F.直流电源E(电动势为12 V,内阻很小);
G.导电材料样品R2(长L约为3 cm,电阻R2约为100 Ω);
H.开关一只,导线若干.
请根据上述器材设计一个尽可能精确地测量该样品内径d的实验方案,回答下列问题:
(1)用游标卡尺测得该样品的长度如图乙所示,其示数L= mm;用螺旋测微器测得该样品的外径如图丙所示,其示数D= mm.
(2)在虚线框中画出设计的实验电路图,并标明所选器材的字母.
(3)用已知物理量和所测得的物理量的符号表示样品的内径d(写出推导过程).
答案:(1)30.35 3.204-3.206
(2)电路如图丁所示
(3)设电流表、的示数分别为I1、I2,则:
I1r1=(I2-I1)R2
根据电阻定律R2=ρ,由几何知识得:
S=
联立解得:d=.
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