题目内容
1.某实验小组采用如图1所示的装置研究“小车运动变化规律”.打点计时器工作频率为50Hz.实验的部分步骤如下:
a.将木板的左端垫起,以平衡小车的摩擦力;
b.在小车中放入砝码,纸带穿过打点计时器,连在小车后端,用细线连接小车和钩码;
c.将小车停在打点计时器附近,接通电源,释放小车,小车拖动纸带,打点计时器在纸带上打下一系列的点,断开电源;
d.改变钩码或小车中砝码的质量,更换纸带,重复b、c的操作.
(1)设钩码质量为m1、砝码和小车总质量为m2,重力加速度为g,则小车的加速度为:a=$\frac{{m}_{1}g}{{m}_{2}+{m}_{1}}$.(用题中所给字母表示);
(2)如图2是某次实验中得到的一条纸带,在纸带上取计数点O、A、B、C、D和E,用最小刻度是毫米的刻度尺进行测量,读出各计数点对应的刻度x,通过计算得到各计数点到O的距离s以及对应时刻小车的瞬时速度v.请将C点对应的测量xC值和计算速度vC值填在表中的相应位置.
| 计数点 | x/cm | s/cm | v/(m•s-1) |
| O | 1.00 | 0.30 | |
| A | 2.34 | 1.34 | 0.38 |
| B | 4.04 | 3.04 | 0.46 |
| C | 5.00 | ||
| D | 8.33 | 7.33 | 0.61 |
| E | 10.90 | 9.90 | 0.70 |
(4)实验小组绘制的△v2-s图线的斜率k=$2\frac{{{m_1}g}}{{{m_1}+{m_2}}}$(用题中所给字母表示),若发现该斜率大于理论值,其原因可能是木板的左侧垫的过高.
分析 对小车和砝码进行受力分析,根据牛顿第二定律求解加速度.
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,可以求出打纸带上C点时小车的瞬时速度大小.
在坐标系中描出对应点,然后作出图象.
根据实验原理与实验操作分析实验误差.
解答 解:(1)设钩码质量为m1、砝码和小车总质量为m2,重力加速度为g,
对砝码进行研究,根据牛顿第二定律得m1g-F=m1a
对小车进行研究,根据牛顿第二定律得F=m2a
解得:a=$\frac{{m}_{1}g}{{m}_{2}+{m}_{1}}$
(2)C点对应的测量xC=6.00cm,
由于每相邻两个计数点间还有1个点,所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.04s,
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,可以求出打纸带上C点时小车的瞬时速度大小.
vC=$\frac{0.0833-0.0404}{2×0.04}$=0.54m/s
(3)画出△v2-s图线:![]()
该图中计数点C对应的坐标为(5,0.20).
(4)由匀变速直线运动的速度位移公式可知v2-${v}_{0}^{2}$=2as,
△v2-s图象的斜率k=2a=2$\frac{{m}_{1}g}{{m}_{2}+{m}_{1}}$,斜率大于理论值,说明加速度a偏大,可能是平衡摩擦力时木板左端垫起的太高.
故答案为:(1)$\frac{{m}_{1}g}{{m}_{2}+{m}_{1}}$;(2)6.00,0.54;
(3)如上图所示;
(4)$2\frac{{{m_1}g}}{{{m_1}+{m_2}}}$,木板的左侧垫的过高.
点评 本题考查了求瞬时速度、作图象、实验误差分析等,要掌握匀变速直线运动的推论,这是求出瞬时速度的关键;要掌握描点法作图的方法;求出图象的函数表达式后再分析实验误差.
| A. | 被充电手机内部,应该有一类似金属线圈的部件,与手机电池相连 | |
| B. | 普通手机不能够利用无线充电设备进行充电 | |
| C. | 在无线充电设备使用过程中,应避免靠近金属物件 | |
| D. | 当充电设备通以恒定直流,无线充电设备也能够正常使用 |
| A. | 飞船发射时,宇航员的重力增大 | |
| B. | 飞船返回地面的过程中,宇航员的重力减小 | |
| C. | 飞船发射和返回地面的过程中,宇航员对座椅的压力均大于宇航员的重力 | |
| D. | 飞船发射时宇航员对座椅压力大于宇航员的重力,返回地面的过程中宇航员对座椅压力小于宇航员的重力 |
| A. | 图中光束①是红光,光束②是蓝光 | |
| B. | 在光盘的透明介质层中,光束①比光束②传播速度更大 | |
| C. | 若光束①②先后通过同一单缝衍射装置,光束①的中央亮纹比光束②的窄 | |
| D. | 若光束①②先后通过同一双缝干涉装置,光束①条纹宽度比光束②的宽 |