| 匀变速直线运动的速度位移公式 题目答案及解析

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必修1

第二章 匀变速直线运动的研究

2.4 匀变速直线运动的速度与位移的关系

匀变速直线运动的速度位移公式

利用如图所示的实验装置可以测量滑块与长木板之间的动摩擦因数,一块表面平整的长木板放在水平桌面上,然后把一根弹簧固定在木板左端$O$点。$A$$O$的距离刚好等于弹簧的自然长度。滑块放在长木板上不与弹簧栓接。

利用手机端秒表功能,可以简易测量滑块与木板之间的动摩擦因数,让滑块压缩弹簧,然后释放滑块,运动到$B$点停下,测得由$A$$B$的时间为$t$,用直尺测出$A$$B$之间的距离为$l$,则动摩擦因数测量结果的表达式为$\mu =$                  (用$t$$l$$g$表示)。

[]
[["$\\dfrac{2l}{gt^{2}}$"]]

滑块由$A$$B$,由牛顿第二定律得$a=\dfrac{\mu mg}{m}=\mu g$,根据运动公式$l=\dfrac{1}{2}a{{t}^{2}}$,解得$\mu =\dfrac{2l}{g{{t}^{2}}}$

由于滑块滑行时间较短,导致时间$t$测量误差较大,为了更精确测量动摩擦因数,在$A$位置放置一个光电门,同时在滑块上安装上遮光片,用$20$分度的游标卡尺量测遮光片宽度$d$,结果如图所示,则$d=$                  $\rm mm$

[]
[["$5.25$"]]

游标卡尺为$20$分度,精度为$\rm 0.05\ mm$,游标尺上$0$刻度线在主尺第$5$条刻度线右侧,游标尺上第$5$条刻度线与主尺刻度线基本重合,所以游标卡尺读数为$\rm 5\ mm+5\times0.05\ mm=5.25\ mm$

手推滑块压缩弹簧,然后释放滑块,记录下滑块通过光电门时挡光时间为$\Delta t$,测量出滑块停下的位置$B$$A$的距离$l$;改变弹簧的压缩量,记录下多组$\Delta t$$l$数据,然后用图像法处理数据,做出$l-\dfrac{1}{\Delta {{t}^{2}}}$图像,如图所示,发现图像是一条直线,在直线上取两点$P$$Q$,测出两点坐标$P\left( x_{1},y_{1}\right)$$Q\left( x_{2},y_{2}\right)$则滑块与长木板之间的动摩擦因数为$\mu =$                  (用$d$$g$$x_{1}$$y_{1}$$x_{2}$$y_{2}$$d$表示)。

[]
[["$\\dfrac{d^{2}\\left( x_{2}-x_{1}\\right)}{2g\\left( y_{2}-y_{1}\\right)}$"]]

滑块从光电门到停止运动,由牛顿第二定律得$\mu mg=ma$,由匀变速直线运动速度和位移的关系得${{v}^{2}}=2al$$v=\dfrac{d}{\Delta t}$,解得$l=\dfrac{{{d}^{2}}}{2\mu g}\times \dfrac{1}{\Delta {{t}^{2}}}$,图像斜率$k=\dfrac{{{d}^{2}}}{2\mu g}$,因为$k=\dfrac{{{y}_{2}}-{{y}_{1}}}{{{x}_{2}}-{{x}_{1}}}$,解得$\mu=\dfrac{d^{2}\left( x_{2}-x_{1}\right)}{2g\left( y_{2}-y_{1}\right)}$

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如图所示,一足够长的平直木板放置在水平地面上,木板上有(是大于的正整数)个质量均为的相同小滑块,从左向右依次编号为、、、,木板的质量为。相邻滑块间的距离均为,木板与地面之间的动摩擦因数为,滑块与木板间的动摩擦因数为。初始时木板和所有滑块均处于静止状态。现给第个滑块一个水平向右的初速度,大小为(为足够大常数,为重力加速度大小)。滑块间的每次碰撞时间极短,碰后滑块均会粘在一起继续运动。最大静摩擦力等于滑动摩擦力。 图甲为某智能分装系统工作原理示意图,每个散货经倾斜传送带由底端运动到顶端后水平抛出,撞击冲量式传感器使其输出一个脉冲信号,随后竖直掉入以与水平传送带共速度的货箱中,此系统利用传感器探测散货的质量,自动调节水平传送带的速度,实现按规格分装。倾斜传送带与水平地面夹角为,以速度匀速运行。若以相同的时间间隔将散货以几乎为的速度放置在倾斜传送带底端,从放置某个散货时开始计数,当放置第个散货时,第个散货恰好被水平抛出。散货与倾斜传送带间的动摩擦因数,到达顶端前已与传送带共速。设散货与传感器撞击时间极短,撞击后竖直方向速度不变,水平速度变为。每个长度为的货箱装总质为的一批散货。若货箱之间无间隔,重力加速度为。分装系统稳定运行后,连续装货,某段时间传感器输出的每个脉冲信号与横轴所围面积为如图乙,求这段时间内: 用图示的装置来探究合外力与加速度的关系,光电门在铁架台上的位置可竖直上下调节,滑轮和细绳的质量及各处摩擦均忽略不计,物块、(含遮光条)的质量相等,均为,重力加速度为。 如图所示,网球运动员训练时,在同一高度的前后两个不同位置、将相同的网球斜向上击出后,网球恰好垂直击中竖直墙上的同一固定点,已知网球从运动到的时间为,重力加速度大小为,忽略空气阻力,下列说法正确的是 如图所示,质量的滑块以的初速度沿倾角为(未知)的足够长斜面上滑,滑块与斜面间的动摩擦因数为(未知)。滑块向上滑行位移后到达最高点,随即下滑,返回到出发点时的速度为,重力加速度取,不计空气阻力。求: 如图所示,真空中固定放置两块较大的平行金属板,板间距为,下极板接地,板间匀强电场大小恒为。现有一质量为、电荷量为()的金属微粒,从两极板中央点由静止释放。若微粒与极板碰撞前后瞬间机械能不变,碰撞后电性与极板相同,所带电荷量的绝对值不变。不计微粒重力。求:
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