题目内容
【题目】某课外兴趣小组用容积为2.5cm3的注射器、弹簧测力计、刻度尺各一只,设计了一个估测大气压强的小实验,主要步骤如下:
A.把注射器的活塞推至注射器的底端,然后用一个橡皮帽封住注射器的小孔;
B.如图所示,水平向右慢慢地拉动注射器筒.当注射器中的活塞刚开始移动时,记下弹簧测力计的示数F为7.5N:
C.用刻度尺测出全部刻度的长度,为4.00cm.
(1)实验步骤A的目的是:______________________;
(2)用测得和记录的物理量可以计算出大气压强值P=________Pa,此测量值与标准大气压相比______(选填“徧大”或“偏小”);
(3)为了减小摩擦力产生的误差,同学采取如图的方法测量了大气压,将原注射器筒固定在水平桌面上,把活塞推至底端,用橡皮帽封小孔,向烧杯中缓慢加水,当活塞刚开始向左滑动时,测得烧杯和水的总重为7.5N,然后向外缓慢抽水,当活塞刚开始向右滑动时,测得烧杯和水的总重为4.5N,轮轴间的摩擦和细线重不计,则注射器筒与活塞的摩擦力为__N;所测大气压为____________Pa.
【答案】 排尽空气,防止漏气 1.2×103 偏大 1.5N 0.96×103
【解析】 (1)实验步骤A的目的是为了排出注射器中的空气,并利用橡皮帽堵住使空气不再进入;(2)已知V=2.5cm3=2.5×106m3,L=4cm=0.04m,根据圆柱体体积公式可得横截面积:S==6.25×105m2,大气压强:p=
=1.2×105Pa.,因为1标准大气压为1.01×105Pa,因此这一结果偏大;造成这一错误的原因是:用刻度尺测出全部刻度的长度,使得长度测量偏大,横截面积偏小,测得气压偏大;(3)当注射器中的活塞开始向左滑动时,G1=7.5N,对活塞受力分析:F
f=G1=7.5N;当注射器中的活塞开始向右滑动时,G2=4.5N,对活塞受力分析:Ff=G2=4.5N;两式联立解得:F=6N,f=1.5N,所测大气压的值:P=
=0.96×105Pa.
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【题目】归纳式探究﹣﹣探究小球沿过山车轨道的运动 小雨观察到游乐场的过山车可以底朝上在圆形轨道上运动,游客却不会掉下来.他想探索其中的奥秘,做了以下两个探究:
(1)探究一:如图甲所示,小球由A点沿光滑轨道自由运动到B点,小球到达B点的速度v与高度h和小球质量m的关系,数据如表一. 表一:
实验次数 | h/m | m/kg | v2/(m2s﹣2) |
1 | 0.2 | 2.0×10﹣2 | 4.0 |
2 | 0.4 | 2.0×10﹣2 | 8.0 |
3 | 0.4 | 3.0×10﹣2 | 8.0 |
4 | 0.8 | 2.5×10﹣2 | 16.0 |
则小球到达B点的速度v与有关,且v2=k1 .
(2)探究二:如图乙所示,小球以一定速度从B点沿光滑的竖直圆形轨道运动,恰好通过最高点C.小球在B点的速度v与轨道半径r的关系,数据如表二.
实验次数 | r/m | v2/(m2s﹣2) |
1 | 0.15 | 7.5 |
2 | 0.30 | 15.0 |
3 | 0.45 | 22.5 |
则小球在B点的速度v与轨道半径r的关系式为 .
(3)如图丙所示,将甲、乙两轨道组合后,小球从A点沿光滑轨道自由运动,若r=0.4m,要使小球经过B点后能恰好通过C点,则h= .