组卷网 > 高中物理综合库 > 物理实验 > 力学实验 > 用现代方法验证动能定理 > 用光电门验证动能定理
题型:实验题 难度:0.65 引用次数:451 题号:22394392
某研究性学习小组想利用如图甲所示的实验装置来验证动能定理。在一端带滑轮的长木板上固定一个光电门,光电门在滑轮附近,与光电门相连的数字毫秒计可以显示出小车上的遮光片经过光电门的时间。在远离滑轮的另一端附近固定一标杆A,小车初始位置如图甲所示。小车可用跨过滑轮的细线与重物相连,力传感器可显示细线拉力F的大小。正确平衡摩擦力后进行实验。

(1)下列说法正确的是(  )
A.平衡摩擦力时不能将重物通过细线挂在小车上
B.实验前应调节滑轮高度使细线和长木板平行
C.实验中选择的重物应该重而且小
D.本实验选用的重物质量应该远小于小车的质量

(2)如图乙,用20分度的游标卡尺测出遮光片的宽d=________mm;
(3)测出标杆A与光电门的距离L,车及遮光片的总质量m。连接上重物,使小车从图甲所示位置由静止开始运动,并记下遮光片通过光电门的时间及力传感器显示的力的大小F。更换不同重物后重复实验,记录下多组数据。根据记录的数据做出图像为过原点的倾斜直线,斜率为k。以小车(含遮光片)为研究对象,若动能定理成立,则图像的斜率k=________。(用“m”、“L”、“d”表示)

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【推荐1】某学习小组用如图所示的实验装置探究“动能定理”。他们在气垫导轨上安装了一个光电门B,滑块上固定一宽度为d的遮光条,滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连,传感器下方悬挂钩码,每次滑块都从A处由静止释放。

(1)下列实验要求中不必要的一项是_______
A.应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量
B.应使A位置与光电门间的距离适当大些
C.应将气垫导轨调至水平
D.应使细线与气垫导轨平行
(2)实验时保持滑块的质量MAB间的距离L不变,改变钩码质量m,测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t。则研究滑块动能变化与合外力对它所做功的关系的实验原理表达式为________(用FLMdt表示)。
2022-12-14更新 | 101次组卷
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【推荐2】某同学利用如图甲所示的实验装置探究合外力做功与物体动能改变量之间的关系。

实验步骤如下:
①用游标卡尺测量遮光条的宽度d,测得小车(含遮光条)的质量为M,用刻度尺测出两光电门中心间的距离为L,调节滑轮高度,让细线与木板始终平行,已知重力加速度为g
②挂上沙桶,调节木板的倾角,使小车沿木板下滑时通过甲、乙两光电门的遮光时间相同;
③取下沙桶,测得沙和沙桶的总质量为m,将小车从木板上端由静止释放,分别记录小车通过两光电门甲、乙时的遮光时间t1t2
④改变沙桶总质量和木板倾角,重复步骤②③;
⑤进行数据处理。
回答下列问题:
(1)取下沙桶后,小车加速运动过程中受到的合外力大小为____________(用所给物理量符号表示);
(2)若小车下滑过程中满足表达式___________________(用所给物理量符号表示),则说明合外力做的功等于动能的改变量。
2023-05-16更新 | 139次组卷
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【推荐3】某同学用如图所示装置测量动摩擦因数并验证动能定理。侧面装有标尺的长木板一端着地,一端用垫木垫高,标尺的 0 刻度刚好与水平地面接触,光电门 1、2 固定在长木板的侧面,由标尺可以测出两光电门间的距离为 L0,挡光片的宽度为 d,垫木的高为 h,已知重力加速度为 g,滑块和挡光片的总质量为 m

(1)某实验中,该同学测得滑块通过光电门 1 时挡光片的挡光时间为 t,则滑块通过光电门 1 的速度大小可近似为 v =__________
(2)移动垫木的位置,直到轻推滑块后,滑块通过两光电门时挡光片挡光时间相等,记录这时垫木与标尺接触点的示数L1,则滑块与木块间的动摩擦因数为 μ=____________
(3)将垫木向左明显移动一段距离,记录此时垫木与标尺接触点的示数 L2,将滑块放在长木板上由静止释放,记录滑块通过光电门 1、2 时挡光片挡光时间分别为 t1t2,则滑块运动过程中受到的合外力大小为_________________,如果表达式_______________________________成立,则动能定理得到验证。(均用mghdL0L1L2表达)
2023-04-14更新 | 360次组卷
共计 平均难度:一般