(7分)某同学利用图甲所示的实验装置,探究物块在水平桌面上的运动规律。物块在重物的牵引下开始运动,重物落地后,物块再运动一段距离停在桌面上(尚未到达滑轮处)。从纸带上便于测量的点开始,每5个点取1个计数点,相邻计数点间的距离如图乙所示。打点计时器电源的频率为50Hz。
(1)通过分析纸带数据,可判断物块在相邻计数点 和 之间某时刻开始减速。
(2)计数点5对应的速度大小为 m/s,计数点6对应的速度大小为 m/s。(结果保留三位有效数字)。
(3)物块减速运动过程中加速度的大小为= m/s2(结果保留三位有效数字)。若用来计算物块与桌面间的动摩擦因数(为重力加速度),则计算结果比动摩擦因数的真实值 (填“偏大”或“偏小”)。
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(8分)在“验证机械能守恒定律”的实验中,实验小组选择如图所示纸带,纸带上选取的连续三个点A、B、C,测出A点距起点O的距离为S0,A、B两点间的距离为S1,B、C两点间的距离为S2,交流电的周期为T,实验时:
(1)为了减少空气阻力对实验的影响,自由落下的重锤密度要 (填“大”或“小”)一些.(2)在“验证机械能守恒定律”的实验中测重锤的质量 (填“要”或“不要”).
(3)打点计时器打出B点时,重锤的速度vB= (用题中所给的字母表示)
(4)实验小组在“验证机械能守恒定律”的实验中发现,以O为起点B为研究终点,计算结果是:重锤减小的重力势能总是大于重锤增加的动能.其原因主要是该实验中存在阻力作用,因此该组同学想到可以通过该实验测算平均阻力的大小.已知当地重力加速度值为g,重锤的质量为m,则该实验中存在的平均阻力大小f= (结果用m,g,vB,S0,S1表示).
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(6分)某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置如图甲所示。在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B,滑块P上固定一宽度为d的遮光条,若光线被遮光条遮挡,光电传感器会输出电压,两光电传感器采集数据后与计算机相连。滑块在细线的牵引下向左加速运动,遮光条经过光电传感器A、B时,通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图象。
①实验前,接通气源,将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上,轻推滑块,当图乙中的_______(选填“>”、“=”或“<”)时,说明气垫导轨已经水平。
②滑块P用细线跨过定滑轮与质量为m的钩码Q相连,将滑块P由图甲所示位置释放,通过计算机得到如图乙所示图像,若、、d和m已知,要验证滑块和砝码组成的系统机械能是否守恒,还应测出的物理量是_______和_______。
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在“验证牛顿运动定律”实验中,所用的实验装置如图所示。在调整带滑轮木板的倾斜程度时,应使小车在不受牵引力时能拖动纸带沿木板匀速运动。小车的质量为M,盘和盘中重物的总质量为m,保持M不变,研究小车的加速度与力的关系时,在 条件下,mg近似等于小车运动时所受的拉力。实验中打出的一条纸带如下图所示,纸带上相邻两个计数点之间有四个实际点未画出,已知交流电频率为50HZ,AB=19.9mm,AC=49.9mm,AD=89.9mm,AE=139.8mm,则打该纸带时小车的加速度大小为 m/s2
(保留两位有效数字)
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某同学要进行探究小车速度随时间变化的关系的实验,请在下面列出的实验器材中,选出本实验中不需要的器材填在横线上(填编号):
①打点计时器 ②天平 ③低压交流电源 ④低压直流电源 ⑤细绳和纸带 ⑥钩码和小车 ⑦秒表 ⑧一端有滑轮的长木板 ⑨刻度尺
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图甲是某物理小组验证系统的机械能是否守恒的实验装置,一端带有定滑轮的木板放置在水平桌面上,木板上有一小车,小车一端与穿过电磁打点计时器的纸带相连,另一端通过跨过定滑轮的细线与钩码相连。开始时将木板固定打点计时器的一端适当垫高,在不挂钩码的条件下,轻推小车使小车能够沿木板匀速滑动。挂上钩码后,释放小车,在纸带上打出一系列小点。已知交流电源的频率为50 Hz。
(1)图乙是实验中获取的一条纸带的一部分:0、1、2、3、4、5、6是计数点,每相邻两计数点间还有4个点,图中未标出。计数点间的距离x1、x2、x3、…、x6依次为:2.34 c m、2.81 cm、3.29 cm、3.76 cm、4.25 cm、4.73 cm。根据图中数据计算打下计数点5时的速度v5= m/s,小车运动的加速度a= m/s2;(保留三位有效数字)
(2)实验中测出小车的质量为M、钩码的质量为m,计时器的打点周期为T。若不计小车沿木板运动时下降的高度,从打下计数点l到计数点5的过程中,小车和钩码组成的系统,减小的重力势能(用x1、x2、…、m、M、g和r表示)△Ep= ,增加的动能△Ek= 。
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(6分)我们用如图所示装置探究弹力与弹簧伸长的关系,某同学先测出不挂砝码时弹簧下端指针所指的标尺刻度,然后在弹簧下端挂上砝码,并逐个增加砝码,测出指针所指的标尺刻度,所得数据列表如下:(重力加速度g=9.8m/s2)
砝码质量 | 0.00 | 1.00 | 2.00 | 3.00 | 4.00 | 5.00 | 6.00 | 7.00 |
标尺刻度 | 15.00 | 18.94 | 22.82 | 26.78 | 30.66 | 34.60 | 42.00 | 54.50 |
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(18分)(1)①在“验证力的平行四边形定则”实验中需要将橡皮条的一端固定在水平木板上另一端系上两根细绳,细绳的另一端都有绳套(如图甲所示)实验中需用两个弹簧秤分别勾住绳套,并互成角度地拉橡皮条,以下几项中必须注意的是
A.两根细绳必须等长
B.橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上
C.在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行
②某同学在做研究弹簧的形变与外力的关系实验时,将一轻弹簧竖直悬挂让其自然下垂,然后在其下部施加外力F,测出弹簧的总长度X,改变外力F的大小,测出几组数据,作出外力F与弹簧总长度X的关系图线如图乙所示.(实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的)由图可知该该弹簧的劲度系数为___N/m
(2)在做验证牛顿第二定律的实验时,回答下列问题:(如有计算,结果保留二位有效数字)
①打点计时器应接____(填交流或直流)电源。
②试验中,(如甲图)为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,先调节长木板一滑轮的高度,使细线与长木板平行,接下来将长木板的一端垫起适当的高度,让小车一头连着纸带一头连着沙桶,给打点计时器通电,轻推一下小车,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动。请指出此步骤的错漏_____;
③如图乙所示为某次实验得到的纸带,纸带中相邻计数点间的距离已标出,相邻计数点间还有四个点没有画出。由此可求得小车的加速度大小___m/S2。
④在验证当小车的质量一定其加速度与合外力F的关系时,根据实验数据作出了如图丙所示的a F图象,则小车和砧码的总质量M为_________,其图像不过原点的原因是______。
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实验题(18分,每空2分)
(1)(8分)如图(a)为验证牛顿第二定律的实验装置示意图.
①平衡小车所受的阻力的操作:取下 ,把木板不带滑轮的一端垫高;接通打点计时器电源,轻推小车,让小车拖着纸带运动.如果打出的纸带如图(b)所示,则应 (填“减小”或“增大”)木板的倾角,反复调节,直到纸带上打出的点迹间隔相等为止.
②图(c)为研究“在外力一定的条件下,物体的加速度与其质量的关系”时所得的实验图象,横坐标为小车上砝码的质量.
设图中直线的斜率为,在纵轴上的截距为,若牛顿定律成立,则小车受到的拉力为___________,小车的质量为___________.
(2)(10分)某同学利用如图甲所示的实验装置测量重力加速度.
①请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误:a ;b .
②该同学经正确操作得到如图乙所示的纸带,取连续的六个点,测得、、、、.若打点的周期为T,则打E点时速度为= ;若分别计算出各计数点对应的速度数值,并在坐标系中画出与h的关系图线,如图丙所示,则重力加速度 = .
③若当地的重力加速度值为,请写出误差的主要原因 .
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