题目内容

用图甲所示的实验装置验证牛顿第二定律（交流电频率为50Hz）：

（1）如图乙所示是某同学通过实验得到的一条纸带，他在纸带上取A、B、C、D、E、F、G等7个计数点（每相邻两个计数点之间还有4个点没有画出），将毫米刻度尺放在纸带上。根据图乙可知，打下E点时小车的速度为____m/s．小车的加速度为____m／s2。（计算结果均保留两位有效数字）

（2）另一同学在该实验中得到如下一组实验数据（表中F表示细线对小车的拉力，a表示小车的加速度）：

①请在图丙所示的坐标系中画出a-F图线；

②根据图表分析，实验操作中存在的问题可能是__（填序号）
A、没有平衡摩擦力
B、平衡摩擦力时木板倾角过小
C、平衡摩擦力时木板倾角过大
D、小车质量太大
E、砂桶和砂的质量太大
（1）0．20     0．40 （误差在0．02范围内均可得分）；（2） ①如图（图线作成折线或曲线均不能得分）   ②AB

试题分析:（1）根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度得：=0．20m/s
设两个计数点之间的位移分别为：x1、x、x3、x4、x5、x6，由图可知：x1=0.005m；x2=0.01m；x3=0.015m；x4=0.018m；x5=0.022m；x6=0.026m，根据逐字法得：a==0.41m/s2
（2）由上图知直线截距在F轴上，即拉力的数值增大到一定值后小车才有加速度，所以是没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力时倾角过小．故选：AB．
练习册系列答案
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(10分)光电计时器是一种研究物体运动情况的常见仪器．当有物体从光电门通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．现利用如图甲所示装置探究物体的加速度与合外力、质量关系，其NQ是水平桌面，PQ是一端带有滑轮的长木板，l、2是固定在木板上的两个光电门(与之连接的两个光电计时器没有画出)．小车上固定着用于挡光的窄片K，测得其宽度为d，让小车从木板的顶端滑下，光电门l、2各自连接的计时器显示窄片K的挡光时间分别为t1和t2．

⑴该实验中，在改变小车的质量M或沙桶的总质量m时，保持M>>m，这样做的目的是         ；
⑵为了计算出小车的加速度，除了测量d、t1和t2之外，还需要测量        ，若上述测量的量用石表示，则用这些物理量计算加速度的表达式为a＝        ；
⑶某位同学经过测量、计算得到如下表数据，请在图乙中作出小车加速度与所受合外力的关系图像．

⑷由图象可以看出，该实验存在着较大的误差，产生误差的主要原因是               ．
某同学做“测定物体运动的加速度”的实验，
（1）在实验中，下列操作正确的是（  ）
A.打点前，小车应靠近打点计时器，要先接通电源，待计时器打点稳定后再释放小车
B.要舍去纸带上的密集点，然后选取计数点
C.打点频率为50 Hz，每隔4个点取一个计数点，则相邻两个计数点间时间间隔为0.01 s
D.实验中应使小车速度尽量小些
（2）该同学根据打出的纸带认为不用计算就能直接得到的物理量有两个，请帮他选出（  ）
A、时间间隔     B、平均速度     C、加速度      D、位移
（6分）用金属制成的线材(如钢丝、钢筋)受到拉力会伸长。十七世纪英国物理学家胡克发现：金属丝或金属杆在弹性限度内它的伸长与拉力成正比，这就是著名的胡克定律。这一发现为后人对材料的研究奠定了重要基础。现在一根用新材料制成的金属杆，长为4m，横截面积为0.8cm2，设计要求它受到拉力后的伸长不超过原长的1/1000，问最大拉力多大?由于这一拉力很大，杆又较长，直接测试有困难，选用同种材料制成样品进行测试，通过测试取得数据如下：

(1)．测试结果表明线材受拉力作用后其伸长与材料的长度成______ 比，与材料的截面积成__ 比。
(2)．上述金属细杆承受的最大拉力为_________________ N。
如图甲所示是某同学探究小车加速度与力的关系的实验装置，他将光电门固定在水平轨道上的B点，用不同重物通过细线拉同一小车，每次小车都从同一位置A由静止释放．
 
①若用游标卡尺测出遮光条的宽度d如图乙所示，则d=        cm；实验时将小车从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt=2.0×10-2s，则小车经过光电门时的速度为       m/s；
②实验中可近似认为细线对小车的拉力与重物重力大小相等，则重物的质量m与小车的质量M间应满足的关系为          ；
③测出多组重物的质量m和对应遮光条通过光电门的时间Δt，并算出相应小车经过光电门时的速度v，通过描点作出线性图象，研究小车加速度与力的关系．处理数据时应作出 ­­­­­­­      （选填“v-m”或“v2-m”）图象。
图1为验证牛顿第二定律的实验装置示意图.图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源，打点的时间间隔用Δt表示.在小车质量M未知的情况下，某同学设计了一种方法用来研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”.

（1）完成下列实验步骤中的填空：
①平衡小车所受的阻力：撤去砂和砂桶，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到打点计时器打出一系列     的点.
②按住小车，在左端挂上适当质量的砂和砂桶，在小车中放入砝码.
③打开打点计时器电源,释放小车,获得带有点迹的纸带,在纸带上标出小车中砝码的质量m.
④按住小车，改变小车中砝码的质量，重复步骤③.
⑤在每条纸带上清晰的部分，每5个间隔标注一个计数点.测量相邻计数点的间距s1，s2，….求出与不同m相对应的加速度a.
⑥以砝码的质量m为横坐标，为纵坐标，在坐标纸上做出-m关系图线.若加速度与小车和砝码的总质量成反比，则与m应成     关系（填“线性”或“非线性”）.
（2）完成下列填空：
①本实验中，为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，悬挂砂和砂桶的总质量应满足的条件是     .
②如图2所示是该同学在某次实验中利用打点计时器打出的一条纸带，A、B、C、D是该同学在纸带上选取的连续四个计数点.该同学用刻度尺测出AC间的距离为SⅠ，测出BD间的距离为SⅡ.a可用SⅠ、SⅡ和Δt（打点的时间间隔）表示为a=     .
  
③图3为所得实验图线的示意图.设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿定律成立，则小车受到的拉力为     ，小车的质量为     .
“探究动能定理”的实验装置如图所示，当小车在两条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为W0。当用4条、6条、8条-------完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、第4次--------实验时，橡皮筋对小车的功记为2W0、3W0、4W0-------每次实验中由静止弹出的小车获得的最大速度可由打点计时器所打的纸带测出。

（1） 关于该实验，下列说法正确的是：
A、 打点计时器可以用直流电源供电，电压4—6V
B、 实验中使用的若干跟橡皮筋的原长可以不相等
C、 每次实验中应使小车从同一位置由静止弹出
D、 利用每次测出的小车最大速度vm和橡皮筋做的功W，依次做出W—vm 、W—vm2、W—vm3、W2—vm、W3—vm------的图象，得出合力做功与物体速度变化的关系

（2）如上图给出了某次在正确操作的情况下打出的纸带，从中截取了测量物体最大速度所用的一段纸带，测得O点到A、B、C、D、E各点的距离分别为OA="5.65cm" 、OB="7.12cm" 、OC="8.78cm" 、OD="10.44cm" 、OE="12.09cm" 已知相邻两点打点时间间隔为0.02s ，则小车获得的最大速度vm=      m/s（结果保留2位有效数字）
某同学利用打点计时器研究做匀加速直线运动小车的运动情况，图1所示为该同学实验时打出的一条纸带中的部分计数点（后面计数点未画出），相邻计数点间有4个点迹未画出。(打点计时器每隔0.02s打出一个点)

（1）为研究小车的运动，此同学用剪刀沿虚线方向把纸带上OB、BD、DF……等各段纸带剪下，将剪下的纸带一端对齐，按顺序贴好，如图所示。简要说明怎样判断此小车是否做匀变速直线运动？
方法：                                
（2）在图2中x1=7.05cm、x2=7.68cm、x3=8.31cm、x4=8.94cm、x5=9.57cm、x6=10.20cm，则打下点迹A时，小车运动的速度大小是_______m/s，小车运动的加速度大小是_______m/s2。（本小题计算结果保留两位有效数字）
（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，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”）。
某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度．该螺旋测微器校零时的示数如图甲所示，测量金属板厚度时的示数如图乙所示．图甲所示读数为________mm，图乙所示读数为________mm，所测金属板的厚度为________mm.

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