题目内容
某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究,一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上,弹簧左端固定,右端与一小球接触而不固连弹簧处于原长时,小球恰好在桌面边缘,如图(a)所示。向左推小球,使弹黄压缩一段距离后由静止释放小球离开桌面后落到水平地面。通过测量和计算,可求得弹簧被压缩后的弹性势能。
回答下列问题:
(1)本实验中可认为,弹簧被压缩后的弹性势能Ep与小球抛出时的动能Ek相等。已知重力加速度大小为g。为求得Ek,至少需要测量下列物理量中的 (填正确答案标号)。
A.小球的质量m | B.小球抛出点到落地点的水平距离s |
C.桌面到地面的高度h | D.弹簧的压缩量△x E.弹簧原长l。 |
(3)图(b)中的直线是实验测量得到的s-△x图线。从理论上可推出,如果h不变m增加,s-△x图线的斜率会 (填“增大”、“减小”或“不变”);由图(b) 中给出的直线关系和Ek的表达式可知,Ep与△x的 次方成正比。
(1)ABC (2) (3)减小 二
解析试题分析:(1)小球抛出时的动能是,其中速度用平抛运动的过程求解,即,所以确定Ek,需测量小球的质量m、小球抛出点到落地点的水平距离s、桌面到地面的高度h;
(2)由(1)可知;
(3)对于确定的弹簧压缩量△x而言,增大小球的质量会减小小球被弹簧加速时的加速度,从而减小小球平抛的初速度和水平位移,即h不变m增加,相同的△x要对应更小的s,s-△x图线的斜率会减小;由和可知,Ep与△x的二次方成正比。
考点:探究弹簧的弹性势能、功能关系、抛体运动
(10分)为研究热敏电阻的阻值随温度的变化关系,实验室提供的器材有:
电流表(量程60mA,内阻约为10Ω) 电压表(量程6V,内阻约为20kΩ)
热敏电阻(100℃时阻值约为100Ω) 电池、开关、一杯水、酒精灯、温度计和导线若干。
⑴一位同学根据现有器材设计实验电路并连接了部分实物,如右图所示,请用笔画线代替导线,将电压表接入电路;
⑵用酒精灯对水加热,并通、断电路,记录了热敏电阻在不同温度下电流和电压的测量值,如下表所示,请在图示的坐标系中画出U-I图象;
t/℃ | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 |
I/mA | 26.1 | 33.3 | 40.0 | 46.2 | 52.2 |
U/V | 5.48 | 5.33 | 5.20 | 5.08 | 4.96 |
⑶根据所绘图象可知,热敏电阻的阻值随温度的升高而 (选填“减小”、“增大”或“不变”);
⑷该同学发现,利用所画的U-I图象还可以得出 实验中所用电池的电动势E= V、内电阻r= Ω (结果保留3位有效数字)。
(11分)某同学设计了一个探究加速度与物体所受合力F及物体质量m的关系实验。如图(a)所示为实验装置简图。A为小车,B为打点计时器,C为装有沙的沙桶,D为一端带有定滑轮的长方形木板,实验中认为细绳对小车拉力F等于沙和沙桶总重量,小车运动加速度可用纸带上的点求得。
(1)(3分)图(b)为某次实验得到的纸带(交流电的频率为50Hz),试由图中数据求出小车运动的加速度=_______/s2。(结果保留两位有效数字)
(2)保持沙和沙桶质量不变,改变小车质量m,分别得到小车运动的加速度与质量及对应的1/数据如下表
次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
小车加速度a(/s2) | 1.90 | 1.72 | 1.49 | 1.25 | 1.00 | 0.75 | 0.50 | 0.30 |
小车质量(kg) | 0.25 | 0.29 | 0.33 | 0.40 | 0.50 | 0.71 | 1.00 | 1.67 |
1/ (kg-1) | 4.00 | 3.50 | 3.00 | 2.50 | 2.00 | 1.40 | 1.00 | 0.60 |
②(3分)从图线中得到F不变时小车加速度与之间定量关系式为__________。
(3)(2分)保持小车质量不变,改变沙和沙桶的重量,该同学根据实验数据作出了加速度与合力F图线如图(d)所示,该图线不通过原点,明显超出偶然误差范围,其主要原因是__________.