(7分)某实验小组利用如图所示的装置“探究当合外力一定时,物体运动的加速度与其质量之间的关系”。
(1)由上图中刻度尺读出两个光电门中心之间的距离s=24 cm,由下图中游标卡尺测得遮光条的宽度d=________ cm。该实验小组在做实验时,将滑块从如图所示位置由静止释放,由数字计时器可以读出遮光条通过光电门1的时间Δt1,遮光条通过光电门2的时间Δt2,则滑块经过光电门1时的瞬时速度的表达式v1=________,滑块经过光电门2时的瞬时速度的表达式v2=________,则滑块的加速度的表达式a=__________________________。(以上表达式均用字母表示)
(2)在本次实验中,实验小组通过改变滑块质量共做了6次实验,得到如下表所示的实验数据。请在下图的坐标系中描点作出相应的a -图象。
m / g | 250 | 300 | 350 | 400 | 500 | 800 |
/(kg-1) | 4.0 | 3.3 | 2.9 | 2.5 | 2.0 | 1.3 |
a /(m·s-2) | 2.0 | 1.7 | 1.3 | 1.2 | 1.0 | 0.6 |
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如图甲所示,某组同学借用“探究a与F、m之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操作,进行“研究合外力做功和动能变化的关系”的实验:
(1)为达到平衡阻力的目的,取下细绳及托盘,通过调整垫片的位置,改变长木板倾斜程度,根据打出的纸带判断小车是否做________运动.
(2)连接细绳及托盘,放入砝码,通过实验得到图乙所示的纸带.纸带上O为小车运动起始时刻所打的点,选取时间间隔为0.1 s的相邻计数点A、B、C、D、E、F、G.实验时小车所受拉力为0.2 N,小车的质量为0.2 kg.
请计算小车所受合外力做的功W和小车动能的变化ΔEk,补填表中空格(结果保留至小数点后第四位).
| O-B | O-C | O-D | O-E | O-F |
W/J | 0.043 2 | 0.057 2 | 0.073 4 | 0.091 5 | |
ΔEk/J | 0.043 0 | 0.057 0 | 0.073 4 | 0.090 7 | |
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物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数.实验装置如图所示,一表面粗糙的木板固定在水平桌面上,一端装有定滑轮;木板上有一滑块,其一端与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托盘连接.打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz.开始实验时,在托盘中放入适量砝码,滑块开始做匀加速运动,在纸带上打出一系列小点.
(1)上图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分,0、1、2、3、4、5、6、7是计数点,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出),计数点间的距离如图所示.根据图中数据计算得加速度a=________(保留三位有效数字).
(2)回答下列两个问题:
①为测量动摩擦因数,下列物理量中还应测量的有________.(填入所选物理量前的字母)
A.木板的长度l | B.木板的质量m1 |
C.滑块的质量m2 | D.托盘和砝码的总质量m3 |
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在研究弹簧的形变与外力的关系的实验中,将弹簧水平放置测出其自然长度,然后竖直悬挂让其自然下垂,在其下端竖直向下施加外力F,实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的.用记录的外力F与弹簧的形变量x作出的F-x图线如图所示,由图可知弹簧的劲度系数为 .图线不过原点的原因是由于 。
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用如图所示装置做“验证牛顿第二定律”的实验。实验中小车及砝码的总质量为m1,钩码质量为m2,并用钩码所受的重力作为小车受到的合力,用纸带测出小车运动的加速度。
(1)下列说法正确的是( )
A.每次改变小车质量时,应重新平衡摩擦力
B.实验时应先释放小车后接通电源
C.本实验中m1应远大于m2
D.在用图象探究加速度与质量关系时,应用a-图象
(2)下图为实验中打出的一条纸带的一部分,从比较清晰的点迹起,在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E,相邻两个计数点之间都有4个点迹没有标出,测出各计数点到A点之间的距离,如下图所示。已知打点计时器接在频率为50 Hz的交流电源两端,则此次实验中小车运动的加速度的测量值a=________ m/s2。(结果保留两位有效数字)
(3)实验时改变所挂钩码的质量,分别测量小车在不同外力作用下的加速度.根据测得的多组数据画出a-F关系图线,如图所示.此图线的AB段明显偏离直线,造成此现象的主要原因可能是( )
A.小车与平面轨道之间存在摩擦
B.平面轨道倾斜角度过大
C.所挂钩码的总质量过大
D.所用小车的质量过大
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某同学在做“测定匀变速直线运动的加速度”实验时,从打下的若干纸带中选出了如图所示的一条,点O、A、B、C、D、E、F为选取的计数点(每两个计数点间还有4个点没有画出来),图中上部的数字为相邻两个计数点间的距离.打点计时器的电源频率为50Hz.
由这些已知数据计算:(计算结果均保留3位有效数字)
(1)与纸带上D点相对应的瞬时速度v= __m/s (2)该匀变速直线运动的加速度a=__m/s2
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几个同学合作如图所示装置探究“弹力和弹簧伸长的关系”,弹簧的上端与标尺的零刻度对齐,他先读出不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度,然后在弹簧下端挂上钩码,并逐个增加钩码,依次读出指针所指的标尺刻度,所得数据列表如下:(弹簧始终未超过弹性限度,重力加速度g=9.8m/s2)
钩码质量m/g | 0 | 30 | 60 | 90 | 120 | 150 |
标尺刻x/10-2m | 6.00 | 7.15 | 8.34 | 9.48 | 10.64 | 11.79 |
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(8分)如图甲所示,跨过定滑轮的细线两端系着质量均为M的物块A、B,A下端与通过打点计时器的纸带相连,B上放置一质量为m的金属片C,固定的金属圆环D处在B的正下方。系统静止时C、D间的高度差为h。先接通电磁打点计时器,再由静止释放B,系统开始运动,当B穿过圆环D时C被D阻挡而停止。
(1)整个运动过程中纸带上计数点的间距如图乙所示,其中每相邻两点之间还有4个点未画出,已知打点计时器的工作频率为50Hz。由此可计算出C被阻挡前B的加速度大小a = m/s2;B刚穿过D时的速度大小v = m/s(结果保留两位有效数字)。
(2)若用该装置验证机械能守恒定律,则需验证等式 是否成立。还可运用图象法加以验证:改变物块B的释放位置,重复上述实验,记录每次C、D间的高度差h,并求出B刚穿过D时的速度v,作出v2 – h图线如图丙所示,根据图线得出重力加速度的表达式g= ,代入数据再与当地的重力加速度大小比较,判断系统机械能是否守恒(均用题中物理量的字母表示)。
(3)在不增加实验器材的情况下,请提出减小实验误差的一个办法。
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在“测定玻璃折射率”的实验中,如图所示为所插四枚大头针的位置, aa′为事先确定好的玻璃砖的其中一平行边,bb′为准确操作时应画出的玻璃砖的另一平行边。
(1)如果在实验过程中不小心将玻璃砖向上平移了一些,bb′移到图中虚线位置,而在做光路图时aa′不变,则所测得的折射率将 (填偏大、偏小或不变);
(2)若所使用的玻璃砖的bb′边与aa′不平行(如图所示),其它操作无误,则所测得的折射率将 (填偏大、偏小或不变)。
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