题目内容

某实验小组利用如图1所示的实验装置来验证机械能守恒定律.已知重锤质量m＝1.00kg，当地的重力加速度g=9.80m/s2

①实验小组选出一条纸带如图2所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点，测得h1=12.01cm，h2=19.15cm，h3=27.86cm，打点计时器通过50Hz的交流电.根据以上数据算出：当打点计时器打到B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了_____J；此时重锤的动能比开始下落时增加了_____J(计算结果保留三位有效数字).根据计算结果可知道该实验小组出现的问题可能是_________________________.(只需写一个问题,十个字以内)
②在图2所示的纸带基础上，某同学又选取了多个计数点，并测出了各计数点到第一个点O的距离h，算出了各计数点对应的速度v，以h为横轴，以v2/2为纵轴画出的图线应是图3中的_____，图线的斜率表示___________.
① 1.88（1分）   1.96（1分）  先释放纸带后闭合电键（2分） ② D（2分）  重力加速度g的实验测量值（2分）

试题分析：下落到B点减小的重力势能为：
因为物体做的是匀加速直线运动，所以中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，即，所以增加的动能为
在开始试验过程中，因为打出的点比较少，所以可能出现先释放纸带后接通电源了，
，即，所以是过原点的一条直线，即C正确，
图像的斜率表示重力加速度的测量值，
点评：数据的处理思路与打点计时器打出来的纸带处理一样．我们对于书本上的实验必须要掌握实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项，才能解决设计实验的问题．
练习册系列答案
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用自由落体法进行“验证机械能守恒定律”的实验
（1）实验完毕后选出一条纸带如图所示，其中O点为电磁打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，打点计时器通以50Hz的交流电。用刻度尺测得OA=12.41cm，OB=18.60cm，OC=27.21cm，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点，重物的质量为1.00kg，取g=9.80m/s2。甲同学根据以上数据算出：当打点计时器打到B点时重物的重力势能比开始下落时减少了________J；此时重物的动能比开始下落时增加了_______J。(结果均保留三位有效数字)。
实验中产生系统误差的原因是______________________                       


（2）乙同学利用他自己实验时打出的纸带，测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出了各计数点对应的速度v，以h为横轴，以为纵轴画出了如图的图线。图线未过原点O的原因是____________________________________________。
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．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．本次实验中，桶内的沙子取自小车中，故系统的总质量不变．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．
①a－F图象斜率的物理意义是________________________________________．
②你认为把沙桶的总重力mg当作合外力F是否合理？答：________.(填“合理”或“不合理”)
③本次实验中，是否应该满足M?m这样的条件？答：________(填“是”或“否”)；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．本次实验中，桶内的沙子总质量不变，故系统所受的合外力不变．
用图象法处理数据时，以加速度a为纵横，应该以______倒数为横轴．
如图为“用DIS（位移传感器、数据采集器、计算机）研究加速度和力的关系”的实验装置。

（1）在该实验中必须采用          ，应保持小车的总质量不变，用钩码所受的重力作为小车所受外力，用DIS测小车的加速度。
（2）改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线（如图所示）。分析此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是            
A．小车与轨道之间存在摩擦
B．导轨保持了水平状态
C．所挂钩码的总质量太大
D．所用小车的质量太大
“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示．

（1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示．计时器打点的时间间隔为0.02s．从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离．该小车的加速度a＝________ m/s2.(结果保留两位有效数字)
(2)平衡摩擦力后，将5个相同的砝码(每一个砝码质量m1=0.05kg)都放在小车上．挂上砝码盘(砝码盘质量m0=0.05kg)，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测出小车的加速度a 、砝码盘中砝码和砝码盘的总重力F如下表（g=10m/s2）：
F(N)
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
a(m·s－2)
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
请根据实验数据作出a－F的图象，并由图象求出小车的质量M=      kg．
如图为用拉力传感器和速度传感器探究“加速度与物体受力的关系” 实验装置。用拉力传感器记录小车受到拉力的大小，在长木板上相距L= 48.0cm的A、B两点各安装一个速度传感器，分别记录小车到达A、B时的速率。

⑴ 实验主要步骤如下：
①将拉力传感器固定在小车上；
②应该平衡摩擦力，让小车做      运动；
③把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；为保证绳子的拉力不变，必须调节滑轮的高度使                                       。
④接通电源后自C点释放小车，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力F的大小及小车分别到达A、B时的速率vA、vB；
⑤改变所挂钩码的数量，重复④的操作。
⑵下表中记录了实验测得的几组数据，是两个速度传感器记录速率的平方差，则加速度的表达式a =      ，请将表中第4次的实验数据填写完整（结果保留三位有效数字）；
次数
F（N）
（m2/s2）
a（m/s2）
1
0.60
0.77
0.80
2
1.04
1.61
1.68
3
1.42
2.34
2.44 
4
2.62
4.65
 
5
3.00
5.49
5.72
 
⑶由表中数据，在坐标纸上作出a～F关系图线；

⑷对比实验结果与理论计算得到的关系图线(图中已画出理论图线)，造成上述偏差的原因除了拉力传感器读数可能偏大外，还可能是         。
（4分）用20分度的游标卡尺测量物体的长度时游标尺所在位置如图所示，物体的长度为_________cm。
某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，所用交流电的周期为T =0.02s。打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点。其相邻点间的距离（可依次用字母x1、x2、x3、x4、x5、x6表示）如图所示，每两个相邻的计数点之间还有4个打印点未画出。

（1）试根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下B、F两个点时小车的瞬时速度，并将这两个速度值填入下表（要求保留2位有效数字）。
速度
vB
vC
vD
vE
vF
数值（m/s）
 
0.50
0.61
0.73
 
（2）将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线。
 
（3）可由所画v—t图像求出小车加速度为____________m/s2(计算结果要求：保留小数点后面二位数字）。
（4）本题亦可不利用v—t图像求小车加速度，请写出计算小车加速度的表达式：
                                  （用字母x1、x2、x3、x4、x5、x6和T表示）。
（7分）某同学在做“探究小车速度随时间变化规律”的实验时，得到一条点迹清晰的纸带如图，在纸带上依次选出7个计数点，分别标以Ｏ、A、B、C、D、E和F，每相邻的两个计数点间还有四个点未画出，打点计时器所用电源的频率是50Hz。

①如果测得C、D两点间距S4=2.70cm，D、E两点间距S5=2.90cm，则据此数据计算在打D点时小车的速度公式为      ，小车的速度值vD=    m/s。（保留三位有效数字）
②该同学分别算出其它速度：vA=0.220m/s，vB=0.241m/s，vc=0.258m/s， vE="0.300m/s" ，请设计实验数据记录表格填入框中，并在坐标系中作出小车运动的v－t图像，设O点为计时起点。
③由所做v－t图像判断，小车所做的运动为             。

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