17．為驗(yàn)證“拉力做功與氣體動能改變的關(guān)系”，某同學(xué)到實(shí)驗(yàn)室找到了以下器材：一端帶有滑輪的長木板、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、小車（質(zhì)量為300g）、質(zhì)量分別為10g、2g和50g的鉤碼、學(xué)生電源（有“直流”和“頻率為50Hz的交流”兩擋）、導(dǎo)線、開關(guān)、細(xì)線等．同學(xué)們進(jìn)行如下操作：
A．用導(dǎo)線連接打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、開關(guān)和學(xué)生電源“50Hz交流擋”，然后按圖a所示組裝實(shí)驗(yàn)裝置
B．將質(zhì)量為300g的小車?yán)酱螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近，并按住小車
C．選用50g的鉤碼掛在拉線上
D．釋放小車，然后接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，打出一條紙帶
E．在多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶中，選出一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，如圖b所示
F．進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與處理
G．實(shí)驗(yàn)完畢，整理復(fù)位實(shí)驗(yàn)器材

請同學(xué)們完成下列問題：
（1）該同學(xué)的操作過程哪步是明顯錯誤的D（填相應(yīng)的字母）
（2你認(rèn)為該同學(xué)的操作過程中缺漏的環(huán)節(jié)是沒有平衡摩擦力．
（3）該同學(xué)把紙帶上打出的第一個點(diǎn)標(biāo)為“0”，且認(rèn)為打該點(diǎn)時(shí)小車的速度為零，其后依次標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2、3、4、5、6（相鄰兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個點(diǎn)未畫），如圖b所示．該同學(xué)測量出計(jì)數(shù)點(diǎn)0到計(jì)數(shù)點(diǎn)3、4、5的距離，并標(biāo)在圖b上．則在打計(jì)數(shù)點(diǎn)4時(shí)，小車的速度為0.58m/s；如果將鉤碼的重力在數(shù)值上當(dāng)作小車所受的拉力，則在打計(jì)數(shù)點(diǎn)0到4的過程中，拉力對小車做的功為0.059J，小車的動能增量為0.050J．取重力加速度g=9.8m/s2，結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）
（4）由（3）中數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，該同學(xué)并沒有得到“拉力對消除做的功等于小車動能的增量”的結(jié)論，且對其它點(diǎn)（如2、3、5）點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算的結(jié)果與“4”計(jì)數(shù)點(diǎn)相似，你認(rèn)為產(chǎn)生這種實(shí)驗(yàn)結(jié)果的主要原因有（寫出一條即可）小車的質(zhì)量不滿足遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量或沒有平衡摩擦力．

分析 （1）使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器都應(yīng)該先接通電源后釋放紙帶；
（2）微粒使繩子拉力等于小車受到的合外力，需要平衡摩擦力；
（3）將砝碼重力當(dāng)作小車所受合外力，根據(jù)功的定義可以正確解答，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動中時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該過程中的平均速度可以求出第4個點(diǎn)的速度大小，進(jìn)一步求出其動能大��；
（4）實(shí)驗(yàn)誤差主要來自兩個方面一是由實(shí)驗(yàn)原理不完善，沒有平衡摩擦力導(dǎo)致的系統(tǒng)誤差，一是由數(shù)據(jù)測量如測量距離等導(dǎo)致的偶然誤差，可以從這兩個方面進(jìn)行分析．

解答 解：（1）使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器都應(yīng)該先接通電源后釋放紙帶，故D步驟錯誤；
（2）本實(shí)驗(yàn)需要平衡摩擦力，使繩子拉力等于小車受到的合外力，則該同學(xué)的操作過程中缺漏的環(huán)節(jié)是平衡摩擦力，
（3）點(diǎn)4的瞬時(shí)速度等于3、5兩點(diǎn)間的平均速度，則${v}_{4}=\frac{{x}_{35}}{2T}=\frac{0.1850-0.069}{0.2}=0.58m/s$，
在打計(jì)數(shù)點(diǎn)0到4的過程中，拉力對小車做的功為：W=mgs=0.05×9.8×0.12=0.059J；
小車的動能增量為：△EK=$\frac{1}{2}M{{v}_{4}}^{2}=0.050J$；
（3）該實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差的主要原因一是鉤碼重力大小并不等于繩子拉力的大小，設(shè)繩子上拉力為F，對小車根據(jù)牛頓第二定律有：
F=Ma…①
對砂桶和砂有：mg-F=ma…②
F=$\frac{M}{M+m}$，
由此可知當(dāng)M＞＞m時(shí)，砂和砂桶的重力等于繩子的拉力，顯然該實(shí)驗(yàn)中沒有滿足這個條件；另外該實(shí)驗(yàn)要進(jìn)行平衡摩擦力操作，否則也會造成較大誤差．
故答案為：（1）D；（2）沒有平衡摩擦力；（3）0.58；0.059；0.050；（4）小車的質(zhì)量不滿足遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量或沒有平衡摩擦力．

點(diǎn)評 明確實(shí)驗(yàn)原理往往是解決實(shí)驗(yàn)問題的關(guān)鍵，該實(shí)驗(yàn)的一些操作和要求與探究力、加速度、質(zhì)量之間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)類似可以類比學(xué)習(xí)．

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：填空題

19．在h=20m高的平臺上，彈簧手槍將質(zhì)量m=10g的子彈以v0=15/m的速度水平射出，射出時(shí)子彈的動能大小為1.125J，若不計(jì)空氣阻力，子彈落地時(shí)機(jī)械能大小為3.125J（以地面為零勢能面）．

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科目：高中物理 來源： 題型：解答題

20．水平傳送帶被廣泛地應(yīng)用于機(jī)場和火車站，用于對旅客的行李進(jìn)行安全檢查．如圖所示為一水平傳送帶裝置示意圖，繃緊的傳送帶AB始終保持v=4m/s的恒定速率運(yùn)行，一質(zhì)量為m=4kg的行李無初速地放在A處，設(shè)行李與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ=0.1，AB間的距離L=2m，g取10m/s2．
（1）求行李剛開始運(yùn)動時(shí)所受的滑動摩擦力大小與加速度大��；
（2）行李從A到B的時(shí)間；
（3）如上題若傳送帶的速度v=1m/s，行李從A到B的時(shí)間是多少？
（4）如上題若行李以最短的時(shí)間從A傳送到B，傳送帶的速度至少應(yīng)為多大？

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

5．如圖所示，有一質(zhì)量為M的光滑大圓環(huán)，半徑為R，被一輕桿固定后懸掛在O點(diǎn)，有兩個質(zhì)量為m的小環(huán)（可視為質(zhì)點(diǎn)）套在大環(huán)上，同時(shí)從大環(huán)兩側(cè)的對稱位置由靜止滑下，同時(shí)到達(dá)大環(huán)底部時(shí)速度為v，則（　　）
A．當(dāng)兩小環(huán)滑到同大環(huán)圓心等高時(shí)，大環(huán)對輕桿的拉力大小為Mg
B．當(dāng)兩小環(huán)滑到同大環(huán)圓心等高時(shí)，大環(huán)對輕桿的拉力大小為（2m+M）g
C．兩小環(huán)滑到大環(huán)底部時(shí)，大環(huán)對輕桿的拉力大小為2m（g+$\frac{{v}^{2}}{R}$）+Mg
D．兩小環(huán)滑到大環(huán)底部時(shí)，大環(huán)對輕桿的拉力大小為（2m+M）g

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科目：高中物理 來源： 題型：解答題

12．如圖所示，線圈abcd的面積是0.05m2，共100匝，線圈電阻為1Ω，外接電阻R=9Ω，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=$\frac{1}{π}$T，當(dāng)線圈以ω=10π rad/s的角速度速勻速轉(zhuǎn)動時(shí)，求：
（1）轉(zhuǎn)動中感應(yīng)電動勢的最大值和有效值．（結(jié)果中可以保留根式）
（2）從圖示位置開始計(jì)時(shí)，寫出電路中電流瞬時(shí)值表達(dá)式
（3）電路中交流電壓表示數(shù)．（結(jié)果中可以保留根式）

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科目：高中物理 來源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

9．如圖甲為某一同學(xué)在探究功與速度變化關(guān)系的實(shí)驗(yàn)圖，在水平臺面上放一長木板，板的右端有一個定滑輪，細(xì)繩一端連接小車，加一端跨過定滑輪，連接裝有砝碼的托盤，將小車同紙帶移近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，由靜止釋放托盤，每次托盤下落高度一定，木板足夠長，小車沒有碰到右側(cè)滑輪（小車在碰到右側(cè)滑輪之前，托盤已經(jīng)著地），裝飾小車中的砝碼依次移花接至托盤中，釋放托盤，多次實(shí)驗(yàn)打下紙帶，實(shí)驗(yàn)中小車質(zhì)量為M，托盤質(zhì)量為m0，每個砝碼的質(zhì)量也為m0，所有砝碼與托盤的總質(zhì)量為m，托盤下落的高度為h，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間．

（1）減小實(shí)驗(yàn)誤差，實(shí)驗(yàn)操作中先將長木板放置在水平桌面上，接下來再進(jìn)行一項(xiàng)調(diào)節(jié)是B．（填正確答案標(biāo)號）
A．將長木板一端墊高，釋放空托盤讓其拖動小車?yán)垘н\(yùn)動并打點(diǎn)，判斷小車是否做勻速運(yùn)動
B．將長木板一端墊高，撤除接線，用手撥動小車后讓其拉著紙帶運(yùn)動并打點(diǎn)，判斷小車是否做勻速運(yùn)動
C．將長木板一端高，撤除拉線，讓小車自行下滑拉著紙帶并打點(diǎn)，然后判斷小車是否做勻加速運(yùn)動
D．每移動一次砝碼，小車對木板的壓力都不同，導(dǎo)致磨擦力不同，所以都應(yīng)平衡一次摩擦力
（2）實(shí)驗(yàn)中，用不同數(shù)目的砝碼，拉動小車拖動紙帶，圖乙是一條實(shí)驗(yàn)紙帶，O為初始點(diǎn)，紙帶上的點(diǎn)為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的原始點(diǎn)，則對紙帶上的數(shù)據(jù)處理正確的是C（填正確答案標(biāo)號）
A．選取OA間距，求OA間的平均速度  
B．選取DE間距，求DE間的平均速度
C．選取DG間距，求DG間的平均速度  
D．選取AG間距，求AG間的平均速度
（3）實(shí)驗(yàn)對多次做功的定量記錄和對紙袋的分析，探究功與速度的變化的關(guān)系，在數(shù)據(jù)處理時(shí)采用了圖象法處理，縱軸為小車最大速度的平方v2，橫軸為n（托盤中的砝碼個數(shù)n碼=n-1），得到圖丙，圖線為過原點(diǎn)的斜直線，說明做功與速度變化的關(guān)系是合外力做的功與速度的平方成正比，圖線斜率的表達(dá)式k=${v}^{2}=\frac{2{m}_{0}gh}{M+m}$．

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科目：高中物理 來源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

6．如圖1所示的裝置，可用于探究恒力做功與速度變化的關(guān)系．水平軌道上安裝兩個光電門，小車上固定有力傳感器和擋光板，細(xì)線一端與力傳感器連接，另一端跨過定滑輪掛上砝碼盤．實(shí)驗(yàn)首先保持軌道水平，通過調(diào)整砝碼盤里砝碼的質(zhì)量讓小車做勻速運(yùn)動以實(shí)現(xiàn)平衡摩擦力，再進(jìn)行后面的操作，并在實(shí)驗(yàn)中獲得以下測量數(shù)據(jù)：小車、力傳感器和擋光板的總質(zhì)量M，平衡摩擦力時(shí)砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量m0，擋光板的寬度d，光電門1和2的中心距離s．

（1）實(shí)驗(yàn)需用螺旋測微器測量擋光板的寬度d，如圖2所示，d=1.702 mm
（2）某次實(shí)驗(yàn)過程：力傳感器的讀數(shù)為F，小車通過光電門1和2的擋光時(shí)間分別為t1、t2（小車通過光電門2后，砝碼盤才落地），砝碼盤和砝碼的質(zhì)量為m，已知重力加速度為g，則對該小車，實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的表達(dá)式是C
A．mgs=$\frac{1}{2}$M（$\fracoie666a{{t}_{2}}$）2-$\frac{1}{2}$M（$\fracgsegeio{{t}_{1}}$）2            B．（m-m0）gs=$\frac{1}{2}$M（$\fracwoa6a6e{{t}_{2}}$）2-$\frac{1}{2}$M（$\fracmmiuem4{{t}_{1}}$）2
C．（F-m0g）s=$\frac{1}{2}$M（$\fracauyc4ok{{t}_{2}}$）2-$\frac{1}{2}$M（$\fracuwagkmi{{t}_{1}}$）2      D．Fs=$\frac{1}{2}$M（$\fracaseioaw{{t}_{2}}$）2-$\frac{1}{2}$M（$\frac46egyae{{t}_{1}}$）2．

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

7．如圖，一物體從某一高度自由落下，落在直立于地面上的輕彈簧上，在A點(diǎn)物體開始與彈簧接觸，到B點(diǎn)時(shí)，物體的速度為零，然后被彈回．則下列說法中錯誤的是（　�。�
A．物體從A點(diǎn)下降到B的過程中，物體的機(jī)械能守恒
B．物體從A點(diǎn)下降到B的過程中，動能不斷減小
C．物體從A下降到B以及由B上升到A的過程中，動能都是先增大，后減小
D．物體在B點(diǎn)時(shí)，所受合力一定向上

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同步練習(xí)冊答案