题目内容

（7分）小明同学在学完力的合成与分解后，想在家里做实验验证力的平行四边形定则．他从学校的实验室里借来两个弹簧测力计，按如下步骤进行实验．

A．在墙上贴一张白纸．
B．在一个弹簧测力计的下端悬挂一装水的水瓶，记下静止时弹簧测力计的读数F.
C．将一根大约30 cm长的细线从水瓶的绳套中穿过，再将细线两端拴在两个弹簧测力计的挂钩上．在靠近白纸处用手对称地拉开细线，使水瓶仍静止，且两个弹簧测力计的读数相等，在白纸上记下细线的方向和弹簧测力计的读数，如图甲所示．
D．在白纸上按一定标度作出两个弹簧测力计的弹力的图示，如图乙所示，根据力的平行四边形定则可求出这两个力的合力F′.(要求在答题卷图乙中作力的图示，求合力F′)
(1)本实验采用的科学方法是______(填字母代号)．（2分）
A．理想实验法  B．等效替代法
C．控制变量法  D．建立物理模型法
(2)在步骤C中，弹簧测力计的读数为________ N.（1分）
(3)在步骤D中，合力F′＝__________ N.（含作图3分）
(4)若____________，就可以验证力的平行四边形定则（1分）．
（1）B（2）3.00N（3）4.8±0.2（4）F′近似在竖直方向，且数值与F近似相等

试题分析：（1）本实验利用了合力和分力的等效性，采用了等效替代法，B正确；
（2）弹簧测力计上每1N被分成10格，则1格就等于0.1N，图中指针落在3N格处，所以读数为3.00N．
（3）两个分力为边做出平行四边形，如下图所示：

根据力的图示，可以测量出合力的大小大约为4.8N．
⑷F′近似在竖直方向，且数值与F近似相等,就可以验证力的平行四边形定则是成立的。
练习册系列答案
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如图所示的实验装置可以探究加速度与物体质量、物体受力的关系（摩擦力已平衡）。小车上固定一个盒子，盒子内盛有沙子。沙桶的总质量（包括桶以及桶内沙子质量）记为m，小车的总质量（包括车、盒子及盒内沙子质量）记为M。

（1）验证在质量不变的情况下，加速度与合外力成正比：从盒子中取出一些沙子，装入沙桶中，称量并记录沙桶的总重力mg，将该力视为合外力F，对应的加速度a则从打下的纸带中计算得出．多次改变合外力F的大小，每次都会得到一个相应的加速度．以合外力F为横轴，以加速度a为纵轴，画出a－F图象，图象是一条过原点的直线．
在本次实验中，如果沙桶的总重力mg与Mg相比非常接近时，获得的实验数据是否会和理论预期产生较大差异？
答：       .（填“会”或“不会”）理由是                       ．
（2）验证在合外力不变的情况下，加速度与质量成反比：保持桶内沙子质量m不变，在盒子内添加或去掉一些沙子，验证加速度与质量的关系．用图象法处理数据时，以加速度a为纵横，应该以       为横轴．
图中是用螺旋测微器测量一金属板厚度时的示数，此读数应为    mm
（7分）（1）用螺旋测微器测一圆形工件的直径，情况如下图所示，读数为       mm。

（2）下图是某同学设计的探究橡皮筋的弹性势能Ep与伸长量d之间关系的实验装置。他进行了如下操作：将长木板放在桌面上调至水平，橡皮筋一端固定在墙上，另一端被小车拉长了d，小车由静止释放后带动穿过打点计时器的纸带沿长木板运动。共做了三次实验，各次小车由静止开始运动的位置不同（即橡皮筋的伸长量d不同），分别打出三条纸带。打点计时器电源的频率为50Hz。

①该同学利用纸带已经算出了第3次实验小车的最大速度，请你根据第1次和第2 次实验得到的纸带对应的数据算出这两次实验小车的最大速度并填在表格对应的位置上。（下图为打点计时器连续打出的点的一部分）
实验次序
1
2
3
d /cm
5.00
10.00
20.00
vmax/(m·s-1)
 
 
4.0

②下列关于该实验的叙述正确的是
a．本实验是根据橡皮筋的弹性势能Ep等于小车的最大动能来探究Ep与橡皮筋的伸长量d之间的函数关系的
b．小车在橡皮筋的作用下做匀加速直线运动
c．实验误差的主要来源是水平木板对小车的摩擦阻力
d．根据表格中的数据可以分析出，在误差允许范围内Ep与d成正比例函数关系
用游标卡尺测得某样品的长度如图甲所示，其读数L＝____________ mm；用螺旋测微器测得该样品的外径如图乙所示，其读数D＝________ mm.
　
（7分）在用打点计时器研究小车匀变速直线运动的实验中，某同学将打点计时器接到频率为f的交流电源上,实验时得到一条纸带.他在纸带上便于测量的地方选取第一个计时点,在这点下标明0，以后每5个点取1个计数点,依次得1、2、3、4计数点,相邻两计数点间有4个打点未标出,如图所示.测量时，发现计数点1已模糊不清,于是该同学测得2、3、4计数点到0点的距离分别为x1、x2、x3，则打2点时小车的瞬时速度大小为________,小车运动的加速度为_________,计数点0、1间的距离应为________．
如图所示为用打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置．

（1）实验中使用的电源频率是50 Hz，则纸带上打出的相邻两点的时间间隔为          s．
（2）实验时，应使打点计时器的两个限位孔在同一竖直线上．这样做可以         （选填“消除”、“减小”或“增大”）纸带与限位孔之间的摩擦．
（3）在实际测量中，重物减少的重力势能通常会           （选填“略大于”、“等于”或“略小于”）增加的动能．
为了验证机械能守恒定律，某同学在墙壁上固定了竖直的标尺，让小钢球在标尺附近无初速释放，然后启动数码相机的连拍功能，得到了如右图所示的照片。已知相机连拍频率为10张/秒，标尺的单位为cm，当地重力加速度为9.8m/s2。

① 为了获得钢球在B位置的动能，需要求得经B位置时的速度vB，下列求法中正确的是         （填序号），其中T为连拍相邻两张照片的时间间隔。
A．vB = gT    B．vB =   C．vB =
② 运用正确的方法可得钢球在D位置的速度vD =        m/s（取三位有效数字）；
③ 若要验证钢球在B、D间两点的机械能是否相等，除测定vB、vD外还需测量的物理量及符号是_________________________________；需验证的等式是__________________________________。造成本实验产生系统误差的原因是____________________。
某同学验证物体质量一定时加速度与合力的关系，实验装置如图1所示。主要思路是，通过改变悬挂小钩码的质量，改变小车所受拉力，并测得小车的加速度。将每组数据在坐标纸上描点、画线，观察图线特点。

（1）实验中应该满足：钩码的质量m和小车质量M的关系为：______________________。
（2）如图2所示为本实验中得到的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点的时间间隔T=0.10s，其中x1=7.05cm、x2=7.68cm、x3=8.33cm、x4=8.95cm、x5=9.61cm、x6=10.26cm。为了尽量减小误差，则用T、x1、x2…x6表示小车加速度大小a=___________________，计算得加速度大小a=____________m/s2（计算结果保留两位有效数字）。

（3）经过6次实验，获得了6组对应的小车所受合力F、小车加速度a的数据，在坐标纸上描点、画线，得到如图3所示的a-F图线。发现图线不过原点，经排查发现：并非人为的偶然误差所致，那么，你认为出现这种结果的原因可能是：                         。学习牛顿第二定律后，你认为，图3中图线的斜率表示               。

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