题目内容
(7分)某同学用如图所示的实验装置验证牛顿第二定律,请回答下列有关此实验的问题:
(1)该同学在实验前准备了图中所示的实验装置及下列辅助器材:
A.交流电源、导线
B.天平(含配套砝码)
C.秒表
D.刻度尺
E.细线、砂和小砂桶
其中不必要的器材是 (填代号)。
(2)打点计时器在小车拖动的纸带上打下一系列点迹,以此记录小车的运动情况。其中一部分纸带上的点迹情况如图甲所示,已知打点计时器打点的时间间隔T=0.02s,测得A点到B、C点的距离分别为x1=5.99cm、x2=13.59cm,则在打下点迹B时,小车运动的速度vB= m/s;小车做匀加速直线运动的加速度a= m/s2。(结果保留三位有效数字)
(3)在验证“质量一定,加速度a与合外力F的关系”时,某学生根据实验数据作出了如图乙所示的a-F图象,其中图线不过原点的原因是 ,图线在末端弯曲的原因是 。
(1)C (1分)(2)0.680 (1分); 1.61 (2分)(3)平衡摩擦力过度 (1分)
砂和小砂桶的总质量m不远小于小车和砝码的总质量M (2分)
解析试题分析:(1)由于打点计时器就是一个计时装置,所以不需要秒表(2)由图中知T=0.1s,匀变速直线运动的平均速度等于时间中点的瞬时速度,=0.680m/s,由知,,解得,由题中x1=5.99cm、x2=13.59cm,带入上式解得a=1.61m/s2。
(3)由图中知,当F=0时,a≠0,说明重力的分力产生了加速度,原因是平衡摩擦力过度,所以图线不过原点的原因是平衡摩擦力过度;以小车、砂和小砂桶整体为研究对象得:,以小车为研究对象得,联立解得,当时,在图线中,F越大,mg越大,就越不满足的条件,所以图线在末端弯曲。
考点:验证牛顿第二定律实验和实验的条件 实验的注意事项 a-F图象
在做“研究匀变速直线运动”的实验时,为了能够较准确地测出加速度,将你认为正确的选项前面的字母填在横线上:______________________
A.把附有滑轮的长木板放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面 |
B.把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端,连接好电路 |
C.再把一条细绳拴在小车上,细绳跨过滑轮,下边挂上合适的钩码 |
D.把纸带穿过打点计时器,并把它的一端固定在小车的后面 |
F.从三条纸带中选择一条比较理想的纸带,舍掉开头比较密集的点,在后边便于测量的地方找一个开始点,并把每打五个点的时间作为时间单位.在选好的开始点下面记作0,往后第六个点作为计数点1,依此标出计数点2、3、4、5、6,并测算出相邻两点间的距离
G.根据公式a1=(x4-x1)/3T2,a2=(x5-x2)/3T2,a3=(x6-x3)/3T2及=(a1+a2+a3)/3求出
(12分) 在做“研究匀变速直线运动”的实验时,某同学得到一条用打点计时器打下的纸带,如图所示,并在其上取了A、B、C、D、E、F等6个计数点(每相邻两个计数点间还有4个打点计时器打下的点,本图中没有画出),打点计时器接的是“220V、50Hz”的交变电流。如图,他将一把毫米刻度尺放在纸带上,其零刻度和计数点A对齐。
(1)打点计时器在打B、C、D、E各点时物体的瞬时速度如下表:
vB | vC | vD | vE |
0.12m/s | 0.16m/s | | 0.25m/s |
(2)根据(1)中得到的数据,试在图中所给的坐标系中,画出v-t图象,并从中可得出物体的加速度a=______m/s2。(保留两位有效数字)
(3)如果当时电网中交变电流的频率是f′=49Hz,而做实验的同学并不知道,那么由此引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值偏________。(填“大”或“小”)
(13分)某同学利用下述装置对轻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,小球恰好在桌边缘,如图(a)所示,向左推小球,使弹簧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,可得弹簧压缩后的弹性势能。回答下列问题:
(1)本实验中可以认为,弹簧被压缩后的弹性势能与小球抛出时的动能相等。已知重力加速度大小为.为求得,至少需要测量下列物理量中的( )(填正确答案的番号)
A.小球的质量 |
B.小球抛出点到落地点的水平距离 |
C.桌面到地面的高度 |
D.弹簧的压缩量 |
(2)用所选取的测量量和已知量表示,得=____________.
(3)图(b)中的直线是实验测得的图线,从理论上可推出,如果不变,增加,图线的斜率会________(填“增大”、“减小”或“不变”);如果不变,增加,s—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的表达式可知,与的________次方成正比。