“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图(1)所示.
(1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中,打出了一条纸带如图(2)所示. 打点计时器打点的时间间隔为0.02s. 从比较清晰的点起,每5个点取一个计数点,量出相邻计数点之间的距离,该小车的加速度a=__________m/s2.
(2)平衡摩擦力后,改变砝码盘中砝码的数量,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. 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.砝码盘和砝码的总质量太大 | D.所用小车的质量太大 |
某同学设计了如图所示的装置以探究加速度与力的关系。弹簧秤固定在一合适的木板上,桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮,细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接。在桌面上画出两条平行线MN、PQ,并测出间距。开始时将木板置于MN处,现缓慢向瓶中加水,直到木板刚刚开始运动为止,记下弹簧秤的示数F0,以此表示滑动摩擦力的大小。再将木板放回原处并按住,继续向瓶中加水后,记下弹簧秤的示数F1,然后释放木板,并用秒表记下木板运动到PQ处的时间。则
(1)木板的加速度为= (用、表示);
(2)改变瓶中水的质量重复实验,确定加速度与弹簧秤示数F1的关系.下列图象中能表示该同学实验结果的是 。
某同学用如图所示的实验装置探究小车动能变化与合外力对它所做功的关系。图中A为小车,连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B的限位孔,它们均置于水平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板上,C为弹簧测力计,不计绳与滑轮的摩擦。实验时,先接通电源再松开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点。
(1)该同学在一条比较理想的纸带上,从点迹清楚的某点开始记为0点,再顺次选取5个点,分别测量这5个点到0之间的距离L,并计算出各点速度平方与0点速度平方之差△v2(△v2=v2-v02),填入下表:
请以△v2为纵坐标,以L为横坐标在方格纸中作出△v2-L图象。
若测出小车质量为0.2kg,结合图象可求得小车所受合外力的大小为 _______ N。
(2)若该同学通过计算发现小车所受合外力小于测力计读数,明显超出实验误差的正常范围。你认为主要原因是_________________________________________。
实验操作中改进的措施是__________________________________________。
点迹 |
L/cm |
△v 2/m2·s-2 |
0 |
/ |
/ |
1 |
1.60 |
0.04 |
2 |
3.60 |
0.09 |
3 |
6.00 |
0.15 |
4 |
7.00 |
0.18 |
5 |
9.20 |
0.23 |
甲同学设计了如图甲所示的电路测电源电动势E及电阻R1和R2的阻值.实验器材有:待测电源E(不计内阻),待测电阻R1,待测电阻R2,电压表(量程为1.5 V,内阻很大),电阻箱R(0~99.99 Ω),单刀单掷开关S1,单刀双掷开关S2及导线若干.
(1)先测电阻R1的阻值.请将甲同学的操作补充完整:闭合S1,将S2切换到a,调节电阻箱,读出其示数r和对应的电压表示数U1,保持电阻箱示数不变, ,读出电压表的示数U2,则电阻R1的表达式为:R1= .
(2)甲同学已经测得电阻R1=4.8 Ω,继续测电源电动势E和电阻R2的阻值.该同学的做法是:闭合S1,将S2切换到a,多次调节电阻箱,读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U,由测得的数据,绘出了如图乙所示的-图象,则电源电动势E=________V,电阻R2=________Ω.
如图为用拉力传感器和速度传感器探究“加速度与物体受力的关系” 实验装置。用拉力传感器记录小车受到拉力的大小,在长木板上相距L= 48.0cm的A、B两点各安装一个速度传感器,分别记录小车到达A、B时的速率。
⑴ 实验主要步骤如下:
①将拉力传感器固定在小车上;
②应该平衡摩擦力,让小车做 运动;
③把细线的一端固定在拉力传感器上,另一端通过定滑轮与钩码相连;为保证绳子的拉力不变,必须调节滑轮的高度使 。
④接通电源后自C点释放小车,小车在细线拉动下运动,记录细线拉力F的大小及小车分别到达A、B时的速率vA、vB;
⑤改变所挂钩码的数量,重复④的操作。
⑵下表中记录了实验测得的几组数据,是两个速度传感器记录速率的平方差,则加速度的表达式a = ,请将表中第4次的实验数据填写完整(结果保留三位有效数字);
次数 |
F(N) |
(m2/s2) |
a(m/s2) |
1 |
0.60 |
0.77 |
0.80 |
2 |
1.04 |
1.61 |
1.68 |
3 |
1.42 |
2.34 |
2.44 |
4 |
2.62 |
4.65 |
|
5 |
3.00 |
5.49 |
5.72 |
⑶由表中数据,在坐标纸上作出a~F关系图线;
⑷对比实验结果与理论计算得到的关系图线(图中已画出理论图线),造成上述偏差的原因除了拉力传感器读数可能偏大外,还可能是 。
(Ⅰ)某同学在做探究“合力做功与物体动能改变的关系”,设计了如下实验,他的操作步骤是:
A.按(a)摆好实验装置,其中小车质量M=0.5kg,钩码总质量m=0.30kg.
B.先释放小车,然后接通打点计时器的电源(电源频率为=50Hz),打出一条纸带.
他在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条,进行长度测量,且经检查测量数据准确无误后,他把钩码重力(当地重力加速度g=9.8m/s2)作为小车所受合力算出打下0点到打下第5点合力做功W="0.176" J,把打下第5点时小车动能作为小车动能的改变量,算得Ek=0.125J.
此次实验探究的结果,他没能得到“合力对物体做的功,等于物体动能的增量”,且误差很大。通过反思,他认为产生误差的原因如下,其中正确的是 .
A.钩码质量太大,使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多
B.没有平衡摩擦力,使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多
C.释放小车和接通电源的次序有误,使得动能增量的测量值比真实值偏大
D.没有使用最小刻度为毫米的刻度尺测距离也是产生此误差 的重要原因
(Ⅱ)该同学在用重锤下落来验证机械能守恒时,某同学按照正确的操作选得纸带如图所示.其中O是起始点,A、B、C、D、E是打点计时器连续打下的5个点,打点频率为50 Hz.该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C、D、E各点的距离,并记录在图中(单位:cm)
(1)这五个数据中不符合有效数字读数要求的是(填A、B、C、D或E)点读数________.
(2)该同学用重锤在OC段的运动来验证机械能守恒,OC距离用h来表示,他用vC=计算与C点对应的重锤的瞬时速度,得到动能的增加量,这种做法(填“对”或“不对”)___________.
(3)若O点到某计数点的距离用h表示,重力加速度为g,该点对应重锤的瞬时速度为v,则实验中要验证的等式为________________.
(4)若重锤质量m=2.00×10-1 kg,重力加速度g="9.80" m/s2,由图中给出的数据,可得出从O点到打下D点,重锤重力势能的减少量为_______________ J,而动能的增加量为____________ J(均保留三位有效数字).
如图甲所示,用包有白纸的质量为1.00kg的圆柱棒替代纸带和重物;蘸有颜料的毛笔固定在电动机的飞轮上并随之匀速转动,以替代打点计时器.烧断悬挂圆柱棒的线后,圆柱棒竖直自由下落,毛笔就在圆柱棒面的纸上画出记号.如图乙所示.设毛笔接触棒时不影响棒的运动,测得记号之间的距离依次为26.0 mm、50.0 mm、74.0mm、98.0 mm、122.0 mm、146.0 mm,由此可验证机械能守恒定律.已知电动机铭牌上标有“1200r/min”字样.根据以上内容回答下列问题.
(1)毛笔画相邻两条线的时间间隔T= s.
(2)根据图乙所给的数据可知:毛笔画下记号“3”时,圆柱棒下落的速度 ;画下记号“6”时,圆柱棒下落的速度 ;在毛笔画下记号“3到画下记号“6”的这段时间内,棒的动能的增加量为 J,重力势能的减少量为 J.由此可得出的结论是: .(g=,结果保留三位有效数字)
像打点计时器一样,光电计时器也是一种研究物体运动情况的常见计时仪器,其结构如图甲如示a、b分别是光电门的激光发射和接收装置。当有物体从a、b间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间。现利用图乙所示装置设计一个“探究物体运动的加速度与合外力、质量关系的实验,图中NQ是水平桌面、PQ是一端带有滑轮的长木板,1、2是固定在木板上的两个光电门(与之连接的两上光电计时器没有画出).小车上固定着用于挡光的窄片K,让小车从木板的顶端滑下,光电门各自连接的计时器显示窄片K的挡光时间分别为t1和t2.
(1)用游标卡尺测量窄片K的宽度d(已知l>>d),光电门1,2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为t1、t2.则窄片K通过光电门1的速度表达式v1=_______ .
(2)用米尺测量两光电门间距为l,则小车的加速度表达式a=_______ .
(3)该实验中,为了把砂和砂桶拉车的力当作小车受的合外力,就必须平衡小车受到的摩擦力,正确的做法是_______________ __.
(4)实验中,有位同学通过测量,把砂和砂桶的重力当作小车的合外力F,作出a-F图线,如图丙中的实线所示.试分析:图线不通过坐标原点O的原因是________ ;曲线上部弯曲的原因____
某研究性学习小组做探究“橡皮筋做的功和物体速度变化的关系”的实验,实验开始前,他们提出了以下几种猜想:①②③。实验装置如图所示,图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出,沿木板滑行的情形,这时橡皮筋对小车做的功记为W。 当我们用2条、3条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……实验时,每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放。 小车在实验中获得的速度由打点计时器所打的纸带测出。
(1)实验时为了使小车只在橡皮筋作用下运动,应采取的措施是 ;
(2)每次实验得到的纸带上的点并不都是均匀的,为了计算出小车获得的速度,应选用纸带的 部分进行测量;
(3)同学们设计了以下表格来记录数据。其中w1、w2、w3、w4 ……表示橡皮筋对小车做的功, v1、v2、v3、v4、……表示物体每次获得的速度
实验次数 |
1 |
2 |
3 |
4 |
…… |
w |
w1 |
w2 |
w3 |
w4 |
…… |
v |
v1 |
v2 |
v3 |
v4 |
…… |
他们根据实验数据绘制了如图乙所示的w—v图象,由图象形状得出结论。他们的做法是否合适?请说明理由: 。
某同学用如图所示电路,描绘标有“3.8V,1.5W”的小灯泡的灯丝电阻R随电压U变化的图象.
(1)根据电路图,用笔画线代替导线,将图中的实物电路连接成完整实验电路.
(2)他根据实验数据,计算并描绘出R-U的图象如图所示.由图象可知,此灯泡在不工作时,灯丝电阻为 Ω;当所加电压为3.0 V时,灯丝电阻为 Ω,此时灯泡实际消耗的电功率为 W.
(3)根据R—U图象,可确定小灯泡耗电功率P与外加电压U的关系.符合该关系的图是下列图中的 .
某同学通过查找资料自己动手制作了一个水果电池(电动势约为4.5V,内阻约为1.5Ω),现要测量这个电池的电动势和内阻,他从实验室借到一个开关、一个滑动变阻器 (最大阻值为12Ω,),一只电压表(量程为3V,内阻约为15kΩ),一只电流表(量程为 0.6A,内阻约为2Ω),一个定值电阻=5 Ω和若干导线。
(1)该同学利用上述器材设计了如图甲所示的实验电路,开关闭合前滑动变阻器接入电路的阻值应调到_________(填最大、最小)。
(2)断开开关S,调节滑动变阻器的阻值,再闭合开关S,读取并记录电压表的示数及电流表的示数.改变滑动变阻器滑片的位置,多次重复上述操作,可得到多组电压值及电流值,并以为纵坐标,以为横坐标,画出的关系图线(该图线为一直线),如图乙所示.由图线可求得电池组的电动势=____V,内阻=______Ω.(保留两位有效数字)
(3)利用该实验电路测出的电动势和内阻与真实值和相比,理论上____,______ (填“>”“<”或“=”).引起该实验系统误差的主要原因是___________.
某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ。步骤如下:
(1)用游标为20分度的卡尺测量其长度如图,由图可知其长度为 mm;
(2)用螺旋测微器测量其直径如上图,由图可知其直径为 mm;
(3)用多用电表的电阻“×10”挡,按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻,表盘的示数如图,则该电阻的阻值约为 Ω。
(4)该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R,现有的器材及其代号和规格如下:待测圆柱体电阻R 直流电源E(电动势4V,内阻不计) 开关S 导线若干电流表A1(量程0~4mA,内阻约50Ω)电流表A2(量程0~10mA,内阻约30Ω)电压表V1(量程0~3V,内阻约10kΩ)电压表V2(量程0~15V,内阻约25kΩ)
滑动变阻器R1(阻值范围0~15Ω,允许通过的最大电流2.0A)滑动变阻器R2(阻值范围0~2kΩ,允许通过的最大电流0.5A)电流表选择 ,电压表选择 ,滑动变阻器选择 。
(5)为使实验误差较小,要求测得多组数据进行分析,请在框中画出测量的电路图,并连接实物图。
橡皮筋也像弹簧一样,在弹性限度内,伸长量x与弹力F成正比,即F=kx,k的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L、横截面积S有关。理论和实践都表明k=YS/L,其中Y是一个由材料决定的常数,材料力学中称之为杨氏模量
(1)在国际单位制中,杨氏模量Y的单位应该是( )
A.N | B.m | C.N/m | D.Pa |
(2)有一段横截面为圆形的橡皮筋,应用如图(a)所示的实验装置,可以测量出
它的杨氏模量Y的值.首先利用测量工具a测得橡皮筋的长度L="20.00" cm,利用测量工具b测得橡皮筋未受到拉力时的直径D=4.000mm,那么测量工具a和b应分别为__________________、_____________。
(3)用如图(a)所示的装置就可以测量出这种橡皮筋的Y值,表中为橡皮筋受到的拉力F与伸长量x的实验记录,已在图(b)中作出F-x的图象。
拉力F(N) |
5.0 |
10.0 |
15.0 |
20.0 |
25.0 |
伸长量x(cm) |
1.60 |
3.20 |
4.80 |
6.40 |
8.00 |
由以上实验可求出该橡皮筋的Y值为_____________________(保留一位有效数字)
测定金属丝的电阻(阻值约为3Ω)时,要求通过金属丝的电流可以在0~0.6A之间变化。根据下列提供的实验器材,解答如下问题:
A.量程0.6A,内阻0.5Ω的电流表 | B.量程3A,内阻0.01Ω的电流表 |
C.量程3V,内阻6 kΩ的电压表 | D.量程15V,内阻30 kΩ的电压表 |
E、滑动变阻器全电阻10Ω,允许通过最大电流1A
F、6V蓄电池
G、电键一个、导线若干
(1)电流表应选用 (填前面代号);电压表应选用 (填前面代号).
(2)请在方框中画出实验电路图,并在图11中用实线代替导线连接成符合实验要求的电路图。
(3)某同学根据实验数据画出金属丝的伏安特性曲线如图所示,可见金属电阻会随着温度的升高而 ,当通过金属丝的电流为0.5A时,其电阻为 Ω。
某兴趣小组在做“探究做功和物体速度变化关系”的实验前,提出以下几种猜想:①W∝v,②W∝v2,③W∝,…。他们的实验装置如图甲所示,PQ为一块倾斜放置的木块,在Q处固定一个速度传感器(用来测量物体每次通过Q点的速度)。在刚开始实验时,有位同学提出,不需要测出物体质量,只要测出物体从初始位置到速度传感器的距离和读出速度传感器的示数就行了,大家经过讨论采纳了该同学的建议。
(1)让物体分别从不同高度无初速释放,测出物体从初始位置到速度传感器的距离L1、L2、L3、L4…,读出物体每次通过速度传感器Q的速度v1、v2、v3、v4、…,并绘制了如图乙所示的L-v图像。根据绘制出的L-v图像,若为了更直观地看出L和v的变化关系,他们下一步应该作出( )
A.L-v2图像 | B.L-图像 | C.L-图像 | D.L-图像 |
(2)本实验中,木板与物体间摩擦力的大小会不会影响探究出的结果?