某探究性学习小组欲探究光滑斜面上物体下有的加速度与物体质量及斜面倾角是否有关,实验室提供如下器材:A表面光滑的长木板(长度为L),B小车,C质量为m的钩码若干个,D方木块(备用于垫木板),E米尺,F电子秒表。
(1)实验过程:
第一步,在保持斜面倾角不变时,探究加速度与质量的关系。
实验中,通过向小车放入钩码来改变物体质量,只要测出小车由斜面顶端滑至底端所用时间t,则可以得到a=__________。
在实验中某同学记录了数据如下表所示:
组别 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
质量(kg) |
0.10 |
0.20 |
0.30 |
0.40 |
0.50 |
0.60 |
时间(t) |
0.64 |
0.62 |
0.63 |
0.65 |
0.63 |
0.64 |
根据以上信息,我们发现在实验误差范围内质量改变之后平均下滑时间__________(填“改变”或“不改变”),经过分析得出加速度与质量__________。
第二步,在物体质量不变时,探究加速度与倾角的关系。
实验中通过改变方木块垫放位置来调整长木板的倾角,由于没有量角器,因此通过测量出木板顶端到水平面高度h,求出倾角a的正弦值sina=h/L。某同学记录了高度和加速度的对应值,并在坐标纸上建立适当的坐标轴后描点如图6所示,请根据他所作的图线求出当地的重力加速度g=_______m/s2。进一步分析可知,光滑斜面上物体下滑的加速度与倾角的关系为__________。
(2)该实验小组所采用的探究方法是__________。
2012年11月,“歼15”舰载机在“辽宁号”航空母舰上着舰成功。图1为利用阻拦系统让舰载机在飞行甲板上快速停止的原理示意图。飞机着舰并成功钩住阻拦索后,飞机的动力系统立即关闭,阻拦系统通过阻拦索对飞机施加一作用力,使飞机在甲板上短距离滑行后停止。若航母保持静止,在某次降落中,以飞机着舰为计时起点,飞机的速度随时间变化关系如图2所示。飞机在t1=0.4s时恰好钩住阻拦索中间位置,此时速度v1=70m/s;在t2=2.4s时飞机速度v2=10m/s。飞机从t1到t2的运动可看成匀减速直线运动。设飞机受到除阻拦索以外的阻力f大小不变,f=5.0×104N,“歼15”舰载机的质量m=2.0×104kg。
(1)若飞机在t1时刻未钩住阻拦索,仍立即关闭动力系统,仅在阻力f的作用下减速,求飞机继续滑行的距离(假设甲板足够长);
(2)在t1至t2间的某个时刻,阻拦索夹角α=120°,求此时阻拦索中的弹力T;
(3)飞机钩住阻拦索后在甲板上滑行的距离比无阻拦索时少s=898m,求从t2时刻至飞机停止,阻拦索对飞机做的功W。
如图所示,在一辆静止的小车上,竖直固定着两端开口、内径均匀的U形管,U形管的竖直部分与水平部分的长度均为l,管内装有水银,两管内水银面距管口均为。现将U形管的左端封闭,并让小车水平向右做匀加速直线运动,运动过程中U形管两管内水银面的高度差恰好为
。已知重力加速度为g,水银的密度为ρ,大气压强为p0=ρgl,环境温度保持不变,求
(ⅰ)左管中封闭气体的压强p;
(ⅱ)小车的加速度a。
如图所示,质量且足够长的木板静止在水平面上,与水平面间动摩擦因数
。现有一质量
的小铁块以
的水平速度从左端滑上木板,铁块与木板间动摩擦因数
。重力加速度
。求:
(1)铁块刚滑上木板时,铁块和木板的加速度分别多大?
(2)木板的最大速度多大?
(3)从木板开始运动至停止的整个过程中,木板与地面摩擦产生的热量是多少?
如图所示,水平固定的平行金属导轨(电阻不计),间距为l,置于磁感强度为B、方向垂直导轨所在平面的匀强磁场中,导轨左侧接有一阻值为R的电阻和电容为C的电容器。一根与导轨接触良好的金属导体棒垂直导轨放置,导体棒的质量为m,阻值为r。导体棒在平行于轨道平面且与导体棒垂直的恒力F的作用下由静止开始向右运动。
(1)若开关S与电阻相连接,当位移为x时,导体棒的速度为v。求此过程中电阻R上产生的热量以及F作用的时间?
(2)若开关S与电容器相连接,求经过时间t导体棒上产生的热量是多少?(电容器未被击穿)
如图所示,光滑斜面的倾角=30°,在斜面上放置一矩形线框abcd,ab边的边长l1=lm,bc边的边长l2=0.6m,线框的质量m=1kg,电阻R=0.1Ω,线框受到沿光滑斜面向上的恒力F的作用,已知F=10N.斜面上ef线(ef∥gh)的上方有垂直斜面向上的均匀磁场,磁感应强度B随时间t的变化情况如B-t图象,从线框由静止开始运动时刻起计时.如果线框从静止开始运动,进入磁场最初一段时间是匀速的,ef线和gh的距离s=5.1m,g取10m/s2。求:
⑴ 线框进入磁场时匀速运动的速度v;
⑵ ab边由静止开始到运动到gh线处所用的时间t;
⑶ 线框由静止开始到运动到gh线的整个过程中产生的焦耳热