如圖14-3所示是一種懸球式加速度儀，它可以用來測定沿水平軌道運動的列車的加速度.m是一個金屬球，它系在金屬絲下端，金屬絲的上端懸掛在O點，AB是一根長為L的電阻絲，其電阻值為R.金屬絲與電阻絲接觸良好，摩擦不計，電阻絲的中點C焊接一根導(dǎo)線.從O點也引出一根導(dǎo)線，兩線之間接入一個電壓表V(金屬絲和導(dǎo)線電阻不計)；圖中虛線OC與AB垂直，且OC=h，電阻絲AB接在電壓為U的直流穩(wěn)壓電源上，整個裝置固定在列車中使AB沿著前進的方向，列車靜止時金屬絲呈豎直狀態(tài)，當(dāng)列車加速或減速前進時，金屬線將偏出豎直方向，從電壓表的讀數(shù)變化可以測出加速度的大小.

圖14-3

(1)當(dāng)列車向右勻加速運動時，試寫出加速度a與電壓表讀數(shù)U的對應(yīng)關(guān)系.以便重新刻制電壓表表面使它成為直讀加速度數(shù)值的加速計.

(2)用此裝置測得的最大加速度是多少？

(3)為什么C點設(shè)置在電阻絲AB的中間？對電壓表的選擇有什么特殊要求？

解析：(1)設(shè)列車加速度為a時懸掛小球的金屬絲偏離豎直方向θ角，這時小球受到的合外力為F=mgtanθ，根據(jù)牛頓第二定律F=ma得這時的加速度表達式為a=gtanθ

    因為tanθ=DC/h，將此式代入上式得

    a=(g·DC)/h，該式就是觸點D的位移跟加速度的關(guān)系式.

    從電路部分來看，設(shè)此時電壓表的讀數(shù)為U′，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓與電阻成正比，對均勻電阻絲來說，應(yīng)有電壓與電阻絲長度成正比，

    即

    所以DC=

    故a=

    上式中g(shù)、U、l、h都是常數(shù)，表明U′與a成正比；根據(jù)上式可以將電壓表上的電壓讀數(shù)一一對應(yīng)改寫成加速度的數(shù)值，電壓表便改制成了加速度計.

(2)這個裝置測得最大加速度的情況是D點移到A點，這時電壓表讀數(shù)U′=，所以amax=.

(3)C點設(shè)置在AB的中間的好處是：利用這個裝置還可以測定列車做勻減速運動時的負(fù)加速度，這時小球偏向OC線的右方.電壓表要零點在中點，量程大于.

答案：(1)a=  (2)amax=  (3)還可以測定列車做勻減速運動時的負(fù)加速度；要求電壓表的零點要在中間，量程大于.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖14-18所示，AB、CD為兩根平行的相同的均勻電阻絲，EF為另一根電阻絲，其電阻為R，它可以在AB、CD上滑動并保持與AB垂直，EF與AB、CD接觸良好.圖中電壓表為理想電壓表.電池的電動勢和內(nèi)阻都不變.B、D與電池兩極連接的導(dǎo)線的電阻可忽略.當(dāng)EF處于圖中位置時，電壓表的讀數(shù)為U1=4.0  V.已知將EF由圖中位置向左移動一段距離ΔL后，電壓表的讀數(shù)變?yōu)閁2=3.0 V.若將EF由圖中位置向右移動一段距離ΔL，電壓表的讀數(shù)U3是多少?

圖14-18

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖14-2所示為一塊透明的光學(xué)材料的剖面圖，在其上建立直角坐標(biāo)系xOy，設(shè)該光學(xué)材料的折射率沿y軸正方向均勻減小.現(xiàn)有一束單色光a從原點O以某一入射角θ由空氣射入該材料內(nèi)部，則單色光a在該材料內(nèi)部可能的傳播途徑是圖14-3中的(　　)

圖14-2

圖14-3

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科目：高中物理 來源： 題型：

某實驗小組采用如圖所示的裝置探究功與速度變化的關(guān)系，小車在橡皮筋的作用下彈出后，沿木板滑行．打點計時器工作頻率為50Hz．

（1）實驗中木板略微傾斜，這樣做__________________；

A．是為了使釋放小車后，小車能勻加速下滑

B．是為了增大小車下滑的加速度

C．可使得橡皮筋做的功等于合力對小車做的功

D．可使得橡皮筋松弛后小車做勻速運動

（2）實驗中先后用同樣的橡皮筋1條、2條、3條……，并起來掛在小車的前端進行多次實驗，每次都要把小車?yán)酵晃恢迷籴尫判≤嚕训?次只掛1條橡皮筋時橡皮筋對小車做的功記為W，第二次掛2條橡皮筋時橡皮筋對小車做的功為2W，……；橡皮筋對小車做功后而使小車獲得的速度可由打點計時器打出的紙測出．根據(jù)第四次的紙帶（如圖14-1所示）求得小車獲得的速度為__________________m／s．

                        圖14-1

若根據(jù)多次測量數(shù)據(jù)畫出的W—v草圖如圖14-2所示，根據(jù)圖線形狀，可知對W與v的關(guān)系作出的猜想肯定不正確的是_______________。

        

       圖14-2

A．W∝       B．W∝        C．W∝        D．W∝

（4）如果W∝的猜想是正確的，則畫出的W一圖象應(yīng)是_______________________________；

（5）在本實驗中你認(rèn)為影響實驗效果的可能原因是_____________________________________

______________________________________     （只要回答出一種原因即可）

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖14甲所示，固定于水平桌面上的金屬架cdef，處在一豎直向下的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度的大小為B0，金屬棒ab擱在框架上，可無摩擦地滑動，此時adeb構(gòu)成一個邊長為l的正方形，金屬棒的電阻為r，其余部分的電阻不計.從t0=0的時刻起，磁場開始均勻增加，磁感應(yīng)強度變化率的大小為k(k=).求：

圖14

(1)用垂直于金屬棒的水平拉力F使金屬棒保持靜止，寫出F的大小隨時間t變化的關(guān)系式.

(2)如果豎直向下的磁場是非均勻增大的(即k不是常數(shù))，金屬棒以速度v0向什么方向勻速運動時，可使金屬棒中始終不產(chǎn)生感應(yīng)電流，寫出該磁感應(yīng)強度Bt隨時間t變化的關(guān)系式.

(3)如果非均勻變化磁場在0—t1時間內(nèi)的方向豎直向下，在t1—t2時間內(nèi)的方向豎直向上，若t0=0時刻和t1時刻磁感應(yīng)強度的大小均為B0，且adeb的面積均為l2.當(dāng)金屬棒按圖乙中的規(guī)律運動時，為使金屬棒中始終不產(chǎn)生感應(yīng)電流，請在圖丙中示意地畫出變化的磁場的磁感應(yīng)強度Bt隨時間變化的圖像(t1-t0=t2-t1＜).

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