如图所示,在高1.5 m的光滑平台上有一个质量为2 kg的小球被一细线拴在墙上,球与墙之间有一根被压缩的轻质弹簧.当烧断细线时,小球被弹出,小球落地时的速度方向与水平方向成60°角,则弹簧被压缩时具有的弹性势能为(g=10 m/s2) ( )
图2
A.10 J B.15 J C.20 J D.25 J
如图所示,具有一定初速度的物块,沿倾角为30°的粗糙斜面向上运动的过程中,受一个恒定的沿斜面向上的拉力F作用,这时物块的加速度大小为4 m/s2,方向沿斜面向下,那么,在物块向上运动的过程中,下列说法正确的是 ( ) 图1
A.物块的机械能一定增加
B.物块的机械能一定减小
C.物块的机械能可能不变
D.物块的机械能可能增加也可能减小
质量为m的小球从高H处由静止开始自由下落,以地面作为参考平面.当小球的动能和重力势能相等时,重力的瞬时功率为 ( )
A.2mg B.mg
.mg D.mg
如图实所示的实验装置可以探究加速度与物体质量、物体受力的关系.小车上固定一个盒子,盒子内盛有沙子.沙桶的总质量(包括桶以及桶内沙子质量)记为m,小车的总质量(包括车、盒子及盒内沙子质量)记为M.
图实-3-12
(1)验证在质量不变的情况下,加速度与合外力成正比:从盒子中取出一些沙子,装入沙桶中,称量并记录沙桶的总重力mg,将该力视为合外力F,对应的加速度a则从打下的纸带中计算得出.多次改变合外力F的大小,每次都会得到一个相应的加速度.本次实验中,桶内的沙子取自小车中,故系统的总质量不变.以合外力F为横轴,以加速度a为纵轴,画出a-F图象,图象是一条过原点的直线.
①a-F图象斜率的物理意义是________________________________________.
②你认为把沙桶的总重力mg当作合外力F是否合理?
答:________.(填“合理”或“不合理”)
③本次实验中,是否应该满足M≫m这样的条件?
答:________(填“是”或“否”);
理由是_____________________________________________________________.
(2)验证在合外力不变的情况下,加速度与质量成反比:保持桶内沙子质量m不变,在盒子内添加或去掉一些沙子,验证加速度与质量的关系.本次实验中,桶内的沙子总质量不变,故系统所受的合外力不变.
用图象法处理数据时,以加速度a为纵横,应该以______倒数为横轴.
如图实所示为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度和力的关系”的实验装置.
(1)在该实验中必须采用控制变量法,应保持________不变,用钩码所受的重力作为
________,用DIS测小车的加速度.
(2)改变所挂钩码的数量,多次重复测量.在某次实验中根据测得的多组
数据可画出a-F关系图线(如图实-3-11所示).①分析此图线的OA
段可得出的实验结论是 _______________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
②(单选题)此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是 ( )
A.小车与轨道之间存在摩擦
B.导轨保持了水平状态
C.所挂钩码的总质量太大
D.所用小车的质量太大
【解析】:(1)在研究加速度与力的关系时必须保持小车质量不变,才能找出二者的关系.
(2)①OA段在实验的允许范围内,图线是一条直线,因此可得出a与F成正比的关系.
②由实验的原理可知AB段明显偏离直线是由于没有满足M车≫m钩造成的.
为了探究加速度与力的关系,使用如图所示的气垫导轨装置进行实验.其中G1、G2为两个光电门,它们与数字计时器相连,当滑行器通过G1、G2光电门时,光束被遮挡的时间Δt1、Δt2都可以被测量并记录,滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M,挡光片宽度为D,光电门间距离为x,牵引砝码的质量为m.回答下列问题:
(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉,使气垫导轨水平,在不增加其他仪器的情
况下,如何判定调节是否到位?
答:_______________________________________________________________________
(2)若取M=0.4kg,改变m的值,进行多次实验,以下m的取值不合适的一个是_____________________________________________________________________.
A.m1=5 g B.m2=15 g
C.m3=40 g D.m4=400 g
(3)在此实验中,需要测得每一个牵引力对应的加速度,其中求得的加速度的表达式
为:_____________________________________________________________________
(用Δt1、Δt2、D、x表示).
【解析】:(1)如果气垫导轨水平,则不挂砝码时,M应能在任意位置静止不动,或推动M
后能使M匀速运动.
(2)应满足M≫m,故m4=400 g 不合适.
(3)由v1=,v2=,v-v=2ax
可得:a=.