A.物体A和动滑轮的总质量为2m
B.施加外力后,物体B的加速度大小为g C.施加外力后,物体B的加速度大小为g D.系统加速过程中,轻绳的张力大小为
【解答】解:A、以B为研究对象,可知绳子拉力为T=mg,以物体A和动滑轮为研究对象,根据平衡条件可得二者的重力之和为2mg,则物体A和动滑轮的总质量为2m,故A正确;
BCD、施加外力后,根据动滑轮的特点可知B的加速度大小等于A的加速度大小的2倍,设物体B的加速度大小为a,绳子拉力为T′, 对B根据牛顿第二定律可得F+mg﹣T′=ma,
对A和滑轮根据牛顿第二定律可得2T′﹣2mg=2m×a,联立解得a=g,轻绳的张力大小为T′=故选:ACD。
9.(4分)如图所示,一轻质弹簧一端固定在水平面上通过O点的转轴上,另一端与一质量为m的小环相连。环可以沿与水平方向成30°的光滑固定杆下滑,已知弹簧原长为L.现让环从O点的正上方距O点为L的A点由静止开始下滑,环刚好滑到与O点处于同一水平面上的B点时速度变为零。则小环在从A点下滑到B点的过程中( )
,故B错误、CD正确;
A.小环的机械能守恒 B.弹簧的弹性势能一直变大 C.弹簧的最大弹性势能为mgL
D.除A、B两点外,弹簧弹力做功的瞬时功率为零还有两处
【解答】解:A、对小环而言,有弹簧弹力对其做功,故小环的机械能不守恒,是小环和弹簧的系统机械能守恒,故A错误;
B、弹簧的长度先缩短后伸长,故弹簧的弹性势能先增加后减小、最后再次增加,故B错误;
C、小环和弹簧的系统机械能守恒,系统重力势能在减小,而在最低点时重力势能最小,动能为零,故此时弹簧的弹性势能最大,为mgL,故C正确;
D、根据功的瞬时功率表达式P=Fvcosθ,要使得P为零,可能是F为零、v为零、或者cosθ为零,故除A、B两点外,弹簧弹力做功的瞬时功率为零还有两处,其中一处为弹力与速度垂直,一处为弹力为零,故D正确; 故选:CD。
三、简答题:本题分必做题(第10、11题)和选做题(第12题)两部分,共计42分.请将解答填写在答题卡相应的位置.【必做题】
10.(8分)小明所在的实验小组,为探究“拉力做功与物体动能变化的关系”,他们在实验室组装了一套如图甲所示的装置。已知小车的质量为M=200g,该小组的同学想用钩码的重力作为小车受到的合外力,为了实现这个想法,必须要先平衡摩擦力,并选择适当的钩码。
(1)平衡摩擦时,下列操作正确的是 D 。
(A)挂上钩码,放开没有纸带的小车,能够自由下滑即可 (B)挂上钩码,轻推没有纸带的小车,小车能够匀速下滑即可 (C)不挂钩码,放开拖着纸带的小车,能够自由下滑即可 (D)不挂钩码,轻推拖着纸带的小车,小车能够匀速下滑即可
(2)他们在实验室找到的钩码质量有10g、20g、50g和100g的,应选择质量为 10 的钩码最为合适。
(3)该实验小组打下一条纸带,将纸带上打的第一个点标为“0”,且认为打“0”时小车的速度为零,其后依次标出计数点1、2、3、4、5、6(相邻2个计数点间还有4个点未画),量出计数点3、4、5到计数点0的距离分别为x1、x2和x3,
如图乙所示。已知打点计时器的打点周期为T,小车的质量为M,钩码质量为m,重力加速度为g,则在打计数点0到4的过程中,小车的动能增量为
。
(4)通过多次试验并计算,小明发现,小车动能的增量总略小于mgx.你认为造成这样的原因可能是 由于钩码做加速运动,所以细绳对小车的拉力小于钩码的重力mg 。
【解答】解:(1)在平衡摩擦力时,不挂钩码,轻推拖着纸带的小车,小车能够匀速下滑即可,故ABC错误,D正确; 故选:D
(2)在实验过程中要保证小车的质量远大于钩码的质量,故钩码的质量选择10g (3)打4点时的瞬时速度为:v=故小车的动能增量为:△Ek=
(4)小车在钩码的拉力作用下,小车和钩码一起做匀加速运动,所以细绳对小车的拉力小于钩码的重力, 故答案为:(1)D;(2)10g;(3)所以细绳对小车的拉力小于钩码的重力mg
11.(10分)锂电池具有能量密度大、重量轻、寿命长、绿色环保等优点,已得到了广泛应用。图甲为某国产手钻内的可充电的锂电池,该电池标称电动势为12V.某实验小组想测定它的电动势和内电阻。同学们上网查得该电池的内电阻很小,大约只有几十毫欧。他们从实验室找到了两个开关S1和S2、一个双量程电压表V(0~3V,0~15V,内阻约几千欧)以及一个电阻箱(99.999Ω,精度0.001Ω).并设计了如图乙所示的电路。接着完成了以下的实验步骤:
;(4)由于钩码做加速运动,
a.按图乙所示电路连接实物电路;
b.保持开关S2断开,闭合开关S1,读出电压表示数U1;
c.把电阻箱调到适当的阻值,再闭合开关S2,此时电压表的示数U2如图丁所示,电阻箱R的示数如图戊所示;
d.记下实验数据,并计算出锂电池的电动势和内电阻; e.实验完毕,整理实验器材。 请完成下列问题:
(1)请用笔代线,按图乙电路图将图丙中实物电路连接好。 (2)根据图丁和图戊可知U2= 10.5 V、R= 0.504 Ω。
(3)如果步骤b中测得U1=12.5V,根据以上测量数据可以计算出该电池的电动势E= 12.5 V,内电阻r= 0.096 Ω。
(4)请提出该小组操作中不当或可以改进的地方: 改变电阻箱的阻值,重新进行测量,测多组数据取平均值 。
【解答】解:(1)画出按图乙电路图所示的实物图,如图所示 (2)根据图丁和图戊可知: 电压表读数为:U2=10.5V 电阻箱读数为:R=0.504Ω。
(3)设电压表内阻为RV如果步骤b中测得U1=12.5V,根据闭合电路欧姆定律可得:U1=
E
因为:RV>>r,则:故有:E=U1=12.5V
E≈1
根据闭合电路欧姆定律可得:E=(R+r)
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