题目内容

(10分)某同学用如图甲所示的装置验证小球沿斜面运动的过程中机械能是否守恒,斜面的末端与水平桌面相切,不计小球在该处的能量损失,小球从离桌面高h处由静止释放,小球离开桌面后发生的水平位移为s,桌面高为H,改变小球释放的位置,记录多组h、s值。

⑴若小球在运动的过程中机械能守恒,则h与s2间的关系式为                     
⑵某同学根据实验结果,画出了h-s2图象(如图乙所示),发现图象不过原点,产生这种现象的原因是
                               ,改进的措施可以有                                        (写出一条即可),随着s的增大,图象有弯曲的现象,这种现象的原因是                              ,改进的措施可以有                                        (写出一条即可);
⑴h=;⑵小球与斜面、桌面间有摩擦,改用动摩擦因数更小的斜面和桌面(或减小水平桌面的长度,或换用气垫导轨),小球运动过程中受到空气阻力的作用,换用密度大一点的实心球进行实验(或球面更光滑)。

试题分析:⑴若小球在运动的过程中机械能守恒,则小球离开桌面后做平抛运动,设小球离开桌面瞬间的速度为v,有:s=,在小球释放到运动至桌面的过程中,有:mgh=,联立以上两式解得:h=
⑵图象的图线不过原点,从题图上看,存在了纵截距,即小球从一定的高度处释放后,运动至桌边缘恰好速度为零,再自由落体至地面,致使s=0,因此产生这种现象的原因是小球与斜面、桌面间有摩擦,改进的措施是设法减小摩擦阻力,因此可以改用动摩擦因数更小的斜面、桌面,或减小水平桌面的长度,或换用气垫导轨,随着s的增大,小球离开桌面时的速度应增大,图象有弯曲的现象,说明图线的斜率发生了改变,即H变化的比率不同,因此这种现象的原因是小球离开桌面后除受重力以外,还受到了空气阻力的作用,改进的措施是设法使阻力相对重力可忽略,即换用密度大一点的实心球进行实验,或球面更光滑。
练习册系列答案
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(13分)(1)在物理实验中体现了很多的物理研究方法,如理想实验法、控制变量法、极限思维法、图像法、类比法、科学假说法、微小量放大法与等效替代法等。请把合适的方法或正确的答案填在相应的空格内。

①在“利用打点计时器测速度”的实验中,运用     法,可以利用打点计时器打出的纸带测算出某点的瞬时速度:在“探究互成角度的两个力的合成”的实验中,分别用一个力F或两个互成角度的F1、F2,把一个一端固定的橡皮筋拉伸到同一位置,则F就是F1和F2的合力,实验原理采用的是       法。在“探究平抛运动的规律”的实验中,如图所示,用小锤打击弹性金属片,金属片把A球沿水平方向抛出,同时B球松开,自由下落,A、B两球同时开始运动,观察到两球同时落地。运用     法,可以判定平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动。
②图象法是物理实验中一种重要的研究方法。在研究加速度与外力(质量m一定)的关系、验证机械能守恒定律、探究弹力大小与弹簧伸长量之间的关系三个实验中,某同学正确作出了三个实验的相关图象,如图中A、B、C所示。根据坐标轴代表的物理量判断,A实验的图象“斜率”表示         ;B实验图象的“斜率”表示          ;C实验图象的“斜率”表示           
(2)某一小型电风扇额定电压为4.0V,额定功率为2.4W。某实验小组想通过实验描绘出小电风扇的伏安特性曲线。实验中除导线和开关外,还有以下器材可供选择:
A.电源E(电动势为4.5V)                             
B.电压表V(量程为0~5V,内阻约为4k
C.电流表A1(量程为0~0.6A,内阻约为0.2
D.电流表A2(量程3A,内阻约0.05);
E.滑动变阻器R1(最大阻值10,额定电流1A)
F.滑动变阻器R2(最大阻值2k,额定电流100mA)

①为了便于调节,减小读数误差和系统误差,实验中所用电流表应选用  ,滑动变阻器应选用    。(填所选仪器前的字母序号)。
②请你为该小组设计实验电路,并把电路图画在虚线内(小电风扇的电路符号如图所示)。
③操作过程中发现,小电风扇通电后受阻力作用,电压表读数小于0.5V时电风扇没启动。该小组测绘出的小电风扇的伏安特性曲线如图所示,由此可以判定,小电风扇的电阻为    ,正常工作时的发热功率为   ,机械功率为   

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