题目内容

(11分)现要验证“当合外力一定时,物体运动的加速度与其质量成反比”这一物理规律。给定的器材如下:一倾角可以调节的长斜面(如图9所示)、小车、计时器、米尺、弹簧秤,还有钩码若干实验步骤如下(不考虑摩擦力的影响),在空格中填入适当的公式或文字。

(1)用弹簧秤测出小车的重力,除以重力加速度得到小车的质量M
(2)用弹簧秤沿斜面向上拉小车保持静止,测出此时的拉力F。
(3)让小车自斜面上方一固定点A1从静止开始下滑到斜面底端A2,记下所用的时间t。用米尺测量A与A2之间的距离s,从运动学角度得小车的加速度a=        .
(4)在小车中加钩码,所加钩码总质量为m,要保持小车与钩码的合外力不变,你将如何调节A1相对于A2的高度h?
                                                                              
(5)多次增加钩码,在小车与钩码的合外力保持不变情况下,可得钩码总质量m与小车从A1到A2时间t的关系式为:m=               
(3)   (3分)
(4)减小高度h,保持(M+mh不变  或  让  (4分)
(5)             (4分)
练习册系列答案
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(18分)
(1)在用单摆做简谐运动测定重力加速度的实验时:

①组装单摆时,实验室有长约100 cm和30 crn的两种细线,应该选择长约    cm的细线。
②用摆长L和周期T计算重力加速度的公式是g=    
③实验中,用米尺测量出悬线长度为,用游标卡尺测量出小钢球的直径为d,则摆长L=             
④实验中待小钢球摆动稳定后,现要测量小钢球运动的周期。甲同学从小钢球某次通过平衡位置时开始计时,数出以后小钢球通过平衡位置的次数n,用停表记下所用的时间t;乙同学从小钢球某次通过平衡位置时开始计时,并将这次通过平衡位置时记为1,将小钢球第二次沿同一方向通过平衡位置时记为2,第三次沿同一方向通过平衡位置时记为3,以此类推,一直数到,同时按下停表,停表的显示时间为。你选择哪位同学的实验方法,并写出对应的单摆的周期表达式:    
(2)在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验时,所使用的电流表内阻约为几欧,电压表的内阻约为十几千欧。实验中得到了8组数据,在图甲所示的电流一电压(I—U)坐标系中,通过描点连线得到了小灯泡的伏安特性曲线。
①请你判断实验电路的连接方式,根据你的判断在虚线框中画出实验电路图,并在图乙中连线使之为实验电路。


②根据图甲,可确定小灯泡的功率P与U2和I2的关系,下列示意图中正确的是  

③将被测小灯泡与一定值电阻R和电源串联成如图丙所示的电路。电源的电动势为6.0V,内阻为1.0Ω。现测得电路中的电流为0.40A,则定值电阻R所消耗的电功率为W             
(1)(8分)①某同学用如图所示的实验装置进行“探究恒力做功与动能改变的关系”实验,他想用钩码的重力表示小车受到的合外力,为了减小实验误差,除了要求钩码的重力远小于小车的重力外,在实验中应该采取的必要措施是                      

②打点计时器使用50Hz的交流电。下图是钩码质量为0.03kg时实验得到的一条纸带,在纸带上选择起始点OABCDE五个计数点,可获得各计数点到O的距离S及对应时刻小车的瞬时速度v,请将C点的测量结果填在表中的相应位置。

表:纸带的测量结果
测量点
S/cm
v/(m·s-1)
O
0.00
0.35
A
1.51
0.40
B
3.20
0.45
C
 
 
D
7.15
0.54
E
9.41
0.60
 
③实验测得小车的质是为0.22Kg。此同学研究小车运动过程中A点到E点对应的拉力对小车做的功为0.023J,小车的动能变化为           J,这样在实验允许的误差范围内就说明“合外力对物体做的功等于物体动能的变化”。
(2)某同学要测量一段未知材料电阻丝的电阻率,已知电阻丝长度为L,电阻约为20Ω,可提供的实验仪器有:
A:电流表G,内阻Rg=120Ω,满偏电流I g=3mA
B:电流表A,内阻约为0.2Ω,量程为0~0.6A;
C:螺旋测微器
D:变阻箱(0~9999Ω,0.5A)
E:滑动变阻器RW(5Ω,1A)
F:电池组(3V,0.05Ω)
G:一个开关和导线若干
他进行了以下操作:
①用螺旋测微器测量这段电阻丝的直径。如图所示为螺旋测微器的示数部分,则该次测量测得电阻丝的直径d=               mm。

②把电流表G与电阻箱串联当作电压表用。这块“电压表”最大能测量3V的电压,则电阻箱的阻值应调为R0=               Ω。
③设计实验电路图。图虚线框中只是他设计的实验电路图的一部分,请将电路图补画完整。
④实验电路连接。请根据设计的合理的电路图进行正确的电路连线。

⑤测量并计算电阻率。闭合开关,调节滑动变阻器的滑片到某确定位置,电流表G的示数为I1,电流表A的示数为I2
请用测得的物理量和已知量写出计算电阻率的表达式ρ=        
(6分)
气垫导轨工作时,空气从导轨表面的小孔喷出,在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄的空气层,使滑块不与导轨表面直接接触,故滑块运动时受到的阻力大大减小,可以忽略不计。为了探究做功与物体动能之间的关系,在气垫导轨上放置一带有遮光片的滑块,滑块的一端与轻弹簧相接,弹簧另一端固定在气垫导轨的一端,将一光电门P固定在气垫导轨底座上适当位置(如图1),使弹簧处于自然状态时,滑块上的遮光片刚好位于光电门的挡光位置,与光电门相连的光电计时器可记录遮光片通过光电门时的挡光时间。实验步骤如下:

①用游标卡尺测量遮光片的宽度d
②在气垫导轨上适当位置标记一点A(图中未标出,AP间距离远大于d),将滑块从A点由静止释放.由光电计时器读出滑块第一次通过光电门时遮光片的挡光时间t
③利用所测数据求出滑块第一次通过光电门时的速度v
④更换劲度系数不同而自然长度相同的弹簧重复实验步骤②③,记录弹簧劲度系数及相应的速度v,如下表所示:
弹簧劲度系数
k
2k
3k
4k
5k
6k
v (m/s)
0.71
1.00
1.22
1.41
1.58
1.73
v2  (m2/s2)
0.50
1.00
1.49
1.99
2.49
2.99
v3  (m3/s3)
0.36
1.00
1.82
2.80
3.94
5.18
(1)测量遮光片的宽度时游标卡尺读数如图2所示,读得d              m;

(2)用测量的物理量表示遮光片通过光电门时滑块的速度的表达式v              
(3)已知滑块从A点运动到光电门P处的过程中,弹簧对滑块做的功与弹簧的劲度系数成正比,根据表中记录的数据,可得出合力对滑块做的功W与滑块通过光电门时的速度v的关系是              

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