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题文

某同学用如图所示的实验装置验证动量定理,所用器材包括 :气垫导轨、滑块(上方安装有宽度为 d 的遮光片)、两个与计算机相连接的光电门、砝码盘和砝码等。

实验步骤如下:

(1)开动气泵,调节气垫导轨,轻推滑块,当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间  时,可认为气垫导轨水平;

(2)用天平测砝码与砝码盘的总质量 m 1 、滑块(含遮光片)的质量 m 2

(3)用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接,并让细线水平拉动滑块;

(4)令滑块在砝码和砝码盘的拉动下从左边开始运动,和计算机连接的光电门能测量出遮光片经过 A B 两处的光电门的遮光时间△ t 1 、△ t 2 及遮光片从 A 运动到 B 所用的时间 t 12

(5)在遮光片随滑块从 A 运动到 B 的过程中,如果将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受拉力,拉力冲量的大小 I =   ,滑块动量改变量的大小△ p =   ;(用题中给出的物理量及重力加速度 g 表示)

(6)某一次测量得到的一组数据为: d = 1 . 000 cm m 1 = 1 . 50 × 10 - 2 kg m 2 = 0 . 400 kg ,△ t 1 = 3 . 900 × 10 - 2 s ,△ t 2 = 1 . 270 × 10 - 2 s t 12 = 1 . 50 s ,取 g = 9 . 80 m / s 2 .计算可得 I =    N s ,△ p =    kg m s - 1 ;(结果均保留3位有效数字)

(7)定义△ = | I - p I | × 100 % ,本次实验△ =    % (保留1位有效数字)。

科目 物理   题型 解答题   难度 中等
知识点: 动量定理 力学实验
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如图所示,将小砝码置于桌面上的薄纸板上,用水平向右的拉力将纸板迅速抽出,砝码的移动很小,几乎观察不到,这就是大家熟悉的惯性演示实验。若砝码和纸板的质量分别为 m 1 m 2 ,各接触面间的动摩擦因数均为 μ 。重力加速度为 g

(1)当纸板相对砝码运动时,求纸板所受摩擦力大小;

(2)要使纸板相对砝码运动,求所需拉力的大小;

(3)本实验中, m 1 =0.5kg m 2 =0.1kg μ=0.2 ,砝码与纸板左端的距离 d=0.1m ,取 g=10m/s2 。若砝码移动的距离超过 l=0.002m ,人眼就能感知,为确保实验成功,纸板所需的拉力至少多大?

如图所示,一定质量的理想气体从状态 A 依次经过状态 B C D 后再回到状态 A 。其中, A®B C®D 为等温过程, B®C D®A 为绝热过程(气体与外界无热量交换)。这就是著名的"卡诺循环"。

(1)该循环过程中,下列说法正确的是.
A. A®B 过程中,外界对气体做功
B. B®C 过程中,气体分子的平均动能增大
C. C®D 过程中,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多
D. D®A 过程中,气体分子的速率分布曲线不发生变化
(2)该循环过程中,内能减小的过程是(选填" A®B "、" B®C "、" C®D "或" D®A "). 若气体在 A®B 过程中吸收 63kJ 的热量,在 C®D 过程中放出 38kJ 的热量,则气体完成一次循环对外做的功为 kJ .

(3)若该循环过程中的气体为 1mol ,气体在 A 状态时的体积为 10L ,在 B 状态时压强为 A 状态时的 2 3 。求气体在 B 状态时单位体积内的分子数。(已知阿伏加德罗常数 N A =6.0×1023mol - 1 ,计算结果保留一位有效数字)

对于同一物理问题,常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究,找出其内在联系,从而更加深刻地理解其物理本质。
(1)一段横截面积为 S 、长为 l 的直导线,单位体积内有 n 个自由电子,电子电荷量为 e 。该导线通有电流时,假设自由电子定向移动的速率均为 v
(a)求导线中的电流 I

(b)将该导线放在匀强磁场中,电流方向垂直于磁感应强度 B ,导线所受安培力大小为 F ,导线内自由电子所受洛伦兹力大小的总和为 F ,推导 F =F

(2)正方体密闭容器中有大量运动粒子,每个粒子质量为 m ,单位体积内粒子数量 n 为恒量。为简化问题,我们假定:粒子大小可以忽略;其速率均为 v ,且与器壁各面碰撞的机会均等;与器壁碰撞前后瞬间,粒子速度方向都与器壁垂直,且速率不变。利用所学力学知识,导出器壁单位面积所受粒子压力 F m n v 的关系。

(注意:解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量,要在解题时做必要的说明)

如图,质量为M的足够长金属导轨 abcd 放在光滑的绝缘水平面上。一电阻不计,质量为 m 的导体棒 PQ 放置在导轨上,始终与导轨接触良好, PQbc 构成矩形。棒与导轨间动摩擦因数为 μ ,棒左侧有两个固定于水平面的立柱。导轨 bc 段长为 L ,开始时 PQ 左侧导轨的总电阻为 R ,右侧导轨单位长度的电阻为 R 0 。以 ef 为界,其左侧匀强磁场方向竖直向上,右侧匀强磁场水平向左,磁感应强度大小均为 B 。在 t =0时,一水平向左的拉力F垂直作用在导轨的 bc 边上,使导轨由静止开始做匀加速直线运动,加速度为 a


(1)求回路中感应电动势及感应电流随时间变化的表达式;
(2)经过多长时间拉力F达到最大值,拉力F的最大值为多少?
(3)某过程中回路产生的焦耳热为 Q ,导轨克服摩擦力做功为W,求导轨动能的增加量。

图所示为一种摆式摩擦因数测量仪,可测量轮胎与地面间动摩擦因数,基主要部件有:底部固定有轮胎橡胶片的摆锤和连接摆锤的轻质细杆。摆锤的质量为 m ,细杆可绕轴 O 在竖直平面内自由转动,摆锤重心到 O 点距离为 L 。测量时,测量仪固定于水平地面,将摆锤从与 O 等高的位置处静止释放。摆锤到最低点附近时,橡胶片紧压地面擦过一小段距离 ss<L ,之后继续摆至与竖直方向成 θ 角的最高位置。若摆锤对地面的压力可视为大小为 F 的恒力,重力加速度为 g ,求

(1)摆锤在上述过程中损失的机械能;

(2)在上述过程中摩擦力对摆锤所做的功;

(3)橡胶片与地面之间的动摩擦因数。

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