如图所示,一半径为R=0.2m的竖直粗糙圆弧轨道与水平地面相接于B点,C、D两点分别位于轨道的最低点和最高点。距地面高度为h=0.45m的水平台面上有一质量为m=1kg可看作质点的物块,物块在水平向右的恒力F=4N的作用下,由静止开始运动,经过t=2s时间到达平台边缘上的A点,此时撤去恒力F,物块在空中运动至B点时,恰好沿圆弧轨道切线方向滑入轨道,物块运动到圆弧轨道最高点D时对轨道恰好无作用力。物块与平台间的动摩擦因数μ=0.2,空气阻力不计,取g=10m/s2。求
(1)物块到达A点时的速度大小vA。
(2)物块到达B点时的速度大小vB。
(3)物块从B点运动到D点过程中克服摩擦力所做的功。
一同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系。实验装置如下图甲所示,在离地面高为h的光滑水平桌面上,沿着与桌子右边缘垂直的方向放置一轻质弹簧,其左端固定,右端与质量为m的小刚球接触。将小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,使小球沿水平方向射出桌面,小球在空中飞行落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹。
(1)若测得某次压缩弹簧释放后小球落点P痕迹到O点的距离为s,则释放小球前弹簧的弹性势能表达式为;
(2)该同学改变弹簧的压缩量进行多次测量得到下表一组数据:
弹簧压缩量x/cm |
1.00 |
1.50 |
2.00 |
2.50 |
3.00 |
3.50 |
小球飞行水平距离s/m |
2.01 |
3.00 |
4.01 |
4.96 |
6.01 |
6.97 |
结合(1)问与表中数据,弹簧弹性势能与弹簧压缩量x之间的关系式应为;
(3)完成实验后,该同学对上述装置进行了如下图乙所示的改变:(I)在木板表面先后钉上白纸和复写纸,并将木板竖直立于靠近桌子右边缘处,使小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,撞到木板并在白纸上留下痕迹O;(II)将木板向右平移适当的距离固定,再使小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,撞到木板上得到痕迹P;(III)用刻度尺测量纸上O点到P点的竖直距离为y。若已知木板与桌子右边缘的水平距离为L,则(II)步骤中弹簧的压缩量应该为;
(4)若该同学在完成图乙实验的过程中,弹簧与桌子右边缘不垂直,用(3)问的方法计算得出的弹簧压缩量比实际(选填“偏大”、“偏小”或“没有影响”)。
用图甲所示的电路测定某电源的电动势和内阻,R为电阻箱,阻值范围0~9999Ω,R0是保护电阻,电压表内阻对电路的影响可忽略不计。
该同学连接好电路后,闭合开关S,改变电阻箱接入电路的电阻值,读取电压表的示数。根据读取的多组数据,他画出了图乙所示的图像。
(1)在图乙所示图像中,当=0.10V-1时,外电路处于状态。(选填“通路”、“断路”或“短路”)。
(2)根据该图像可求得该电池的电动势E=V,内阻r=Ω。
在“描绘电场等势线”的实验中,有同学想模拟负点电荷附近电场在一个平面上的等势线,他在木板上依次铺上白纸、复写纸、导电纸,并用图钉固定,然后在导电纸中央平放上一个小圆柱形电极A,如图所示。则通电时应将电极A接在电源的(选填“正极”或“负极”),本实验还需要一个电极(请写出形状)连接电源。
左图为在暗室中观察肥皂薄膜干涉的实验装置,灯芯上洒有食盐的酒精灯发出黄色火焰,在图示的情况下,从肥皂薄膜的(选填“右面”或“左面”)观察时,可看到黄黑相间的(选填“水平”、“竖直”或“倾斜”)干涉条纹。当用白光照射肥皂薄膜时,可观察到(选填“黑白”或“彩色”)的干涉条纹。
(共20分)
(1)为解决楼道的照明,在楼道内安装一个传感器与电灯控制电路相接,当楼道内有人走动而发出声响时,电灯即被接通电源而发光,这种传感器输入的是信号,经过传感器转换后,输出的是信号。
(2)某同学设计了一个测定滑块与木板问动摩擦因数的实验。装置如图1所示,其中M为滑块,m和m′是质量可调的片码,细绳和滑轮的质量都可以忽略不计。实验过程中,该同学在片码总质量m+ m′=m0保持不变的条件下,改变m和m′的大小,测出不同,m下系统的加速度,然后通过实验数据的分析就可以求出滑块和木板间的动摩擦因数。
①在实验器材方面,该同学选择了打点计时器、每片质量为150g的片码总共10片、滑块、木板、滑轮各一个、细线若干。,除此以外根据本实验所要测量的物理量,你认为除了该同学已选择的仪器以外,在下列备选仪器中还需要:(填写字母代号即可)。
A:秒表 B:毫米刻度尺 C:学生用直流电源 D:学生用交流电源
②以下是为了测量滑块的加速度,由实验得来的一条纸带。从比较清晰的O点开始,该同学每数5个点做为一个汁数点,它们分别为:A、B、C、D、E、F等,测量出各相邻计数点之间的距离,如图2所示。根据这条纸带,求出这次实验时滑块的加速度为:
m/s2(结果保留到小数点后两位)。
③在实验的数据处理过程中,该同学以片码m的质量为横轴,以系统的加速度a为纵轴,绘制了如下图3所示的实验图线。
理论和实验均已证明,在滑动的条件下,a和m是一次函数关系,即可以写成:
。a=km+c(式中的k和c为常数)的形式。那么,本实验中的常数具体表达式因数肚:k=,c=;结合本实验图线得出的滑块与木板问的动摩擦因数μ=。