题目内容

在“利用打点计时器测定匀加速直线运动加速度”的实验中,某同学在打出的纸带上取A、B、C、D、E、F六个计数点(每相邻两个计数点间的四个点未画出).从每一个计数点处将纸带剪开,分成五段,依次用a、b、c、d、e表示,将这五段纸带由短到长紧靠依次粘在x0y坐标系中,纸带不重叠.
(1)若在x0y坐标系中作出一条图线,如图一所示实斜线,由此可判断纸带做______直线运动.(填“匀速”、“匀加速”或“匀减速”
(2)若测得a段纸带的长度为2.0cm,e段纸带的长度为10.0cm,则加速度为______m/s2.
【答案】分析:使用的方法是等效代替法解题,它们的长度分别等于x=v平均t,因为剪断的纸带所用的时间都是t=0.1s,即时间t相等,所以纸带的长度之比等于此段纸带的平均速度之比;而此段纸带的平均速度等于这段纸带中间时刻的速度,最后得出结论纸带的长度之比等于此段纸带的平均速度之比,还等于各段纸带中间时刻的速度之比,即纸带的高度之比等于中间时刻速度之比.
解答:解:(1)由于纸带的高度之比等于中间时刻速度之比,也就是说图中a段纸带高度代表0.05s时的瞬时速度,b纸带高度代表0.15s时的瞬时速度,c纸带高度代表0.25s时的瞬时速度,d的高度代表0.35s时的瞬时速度,e代表0.45s时的瞬时速度,所以在xoy坐标系中y轴相当于v轴,x轴相当于t轴,在x0y坐标系中作出一条直线,即v-t图象是一条倾斜的直线,由此可判断纸带做匀加速运动.
(2)a段纸带的长度为2.0cm,解得0.05s末的速度vN=0.2m/s;
e段纸带的长度为10.0cm,解得0.45s末的速度:v2==1m/s
所以加速度:a===2.0m/s2,
故答案为:(1)匀加速  (2)2.0
点评:纸带的长度之比等于此段纸带的平均速度之比,还等于各段纸带中间时刻的速度之比,即纸带的高度之比等于中间时刻速度之比.这种等效替代的方法减小了解题难度.
练习册系列答案
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(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、图象法、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.
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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1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2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4kΩ)
C.电流表A1(量程为0~0.6A,内阻约为0.2Ω)
D.电流表A2(量程3A,内阻约0.05Ω);
E.滑动变阻器R1(最大阻值10Ω,额定电流1A)
F.滑动变阻器R2(最大阻值2kΩ,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3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4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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