题目内容

某同学利用如图1所示的实验装置来探究“物体的加速度与其质量、合外力间的关系”，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计时器打出的点计算出．完成下列填空：
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（1）实验装置中的打点计时器的实物图如图2所示，该种打点计时器的电源为
 
V的
 
电（填“交流”或“直流”）．
（2）在实验时某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步，他测得的a-F图象可能是图3中的
 
（填“甲”“乙”“丙”）
（3）某同学得到一条用打点计时器打下的纸带如图4所示，并在其上取A、B、C、D、E、F、G等7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出，打点计时器接周期为T=0.02s的交流电源．他经过测量和计算得到打点计时器打下B、C、D、E、F各点时小车的瞬时速度，记录在下面的表格中．
对应点 B C D E F
速度/ms-1 0.122 0.164 0.250 0.250 0.289
①计算打点计时器打下F点时小车的瞬时速度的公式为vF=
 
（用题目中的字母表示）
②根据上面得到的数据，以A点对应的时刻为t=0时刻，在坐标纸上作出小车的速度随时间变化的v-t图线；如图5
③由v-t图线求得小车的加速度大小约为a=
 
m/s2（结果保留两位有效数字）．
分析：1、了解电磁打点计时器的工作电压、工作原理．
2、解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项，要注意本实验要平衡摩擦力．
3、根据匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度可以求出F点的瞬时速度；
根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可求解加速度．
解答：解：（1）图中是电火花打点计时器，故应220V交流电源．
（2）若没有平衡摩擦力，则当F≠0时，a=0．也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为0，所以可能是图中的图线丙．
（3）解：①根据匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度，电火花计时器的周期为T，所以从E点到G点时间为10T，有：
VF=
xEG
tEG
=
d6-d4
10T
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②在坐标纸上作出小车的速度随时间变化的v-t图线，如图所示．
③根据v-t图象的斜率等于加速度，可得a=0.42m/s2
故答案为：（1）220V；交流； （2）丙；（3）①vF=
d6-d4
10T
；②如右图所示；③a=0.42．
点评：本题考查了利用匀变速直线运动的规律和推论解决问题的能力，同时注意图象法在物理实验中的应用．
练习册系列答案
相关题目
某同学利用如图1所示的实验装置做研究匀变速直线运动实验．
（1）请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当：①
打点计时器应接交流电源
打点计时器应接交流电源
；②
重物释放时应紧靠打点计时器
重物释放时应紧靠打点计时器
．
（2）图2是研究匀变速直线运动实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出．量出相邻的计数点之间的距离分别为SAB=4.22cm、SBC=4.65cm、SCD=5.08cm、SDE=5.49cm、SEF=5.91cm、SFG=6.34cm．已知打点计时器的工作频率为50Hz，则打点计时器打C点时小车的速度为 vc=
0.49
0.49
m/s，小车的加速度a=
0.42
0.42
m/s2（结果保留2位有效数字）．
（2009?上海模拟）某同学利用如图1所示的装置测量当地的重力加速度．实验步骤如下：
A．按装置图安装好实验装置；
B．用三角尺测量小球的直径 d；
C．用米尺测量悬线的长度 l；
D．让小球在竖直平面内小角度摆动．当小球经过最低点时开始计时，并计数为0，此后小球每经过最低点一次，依次计数1、2、3…．当数到20时，停止计时，测得时间为 t；
E．多次改变悬线长度，对应每个悬线长度，都重复实验步骤C、D；
F．计算出每个悬线长度对应的 t2；
G．以 t2 为纵坐标、l 为横坐标，作出 t2-l 图象．
（1）该同学根据实验数据，利用计算机作出 t2-l图象如图2所示．根据图象拟合得到方程为：t2=404.0l+3.5（s2）．由此可以得出当地的重力加速度g=
9.76
9.76
m/s2．（取π2=9.86，结果保留3位有效数字）
（2）图象没有过坐标原点的原因可能是
D
D

（A） 不应在小球经过最低点时开始计时，应该在小球运动到最高点开始计时
（B） 开始计时后，不应记录小球经过最低点的次数，而应记录小球全振动的次数
（C） 不应作 t2-l 图象，而应作 t-l 图象
（D） 不应作 t2-l 图象，而应作 t2-（l+
12
d）图象．
某同学利用如图1所示的装置测量当地的重力加速度．实验步骤如下：

A．按装置图安装好实验装置；
B．用游标卡尺测量小球的直径d；
C．用米尺测量悬线的长度l；
D．让小球在竖直平面内小角度摆动．当小球经过最低点时开始计时，并计数为0，此后小球每经过最低点一次，依次计数1、2、3…．当数到20时，停止计时，测得时间为t；
E．多次改变悬线长度，对应每个悬线长度，都重复实验步骤C、D；
F．计算出每个悬线长度对应的t 2；
G．以t 2 为纵坐标、l为横坐标，作出t 2-l图线．
结合上述实验，完成下列任务：
①用游标为10分度（测量值可准确到0.1mm）的卡尺测量小球的直径．某次测量的示数如图2所示，读出小球直径d的值为
1.52
1.52
cm．
②该同学根据实验数据，利用计算机作出t 2-l图线如图3所示．根据图线拟合得到方程t 2=404.0l+3.5．由此可以得出当地的重力加速度g=
9.76
9.76
m/s2．（取π 2=9.86，结果保留3位有效数字）
③从理论上分析图线没有过坐标原点的原因，下列分析正确的是

A．不应在小球经过最低点时开始计时，应该在小球运动到最高点开始计时；
B．开始计时后，不应记录小球经过最低点的次数，而应记录小球做全振动的次数；
C．不应作t 2-l图线，而应作t-l图线；
D．不应作t 2-l图线，而应作t 2-（l+
12
d）图线．
（1）某同学利用如图1所示的实验装置来“验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒”．
①请完善以下实验步骤：
a．用游标卡尺测遮光条的宽度，多次测量取平均值L；
b．实验时，先接通气源，再调节气垫导轨，使导轨处于水平位置；
c．将滑块从图示位置由静止释放，读出遮光条通过光电门的时间△t；
d．计算出滑块通过光电门的速度v=
 
（用上述测量出的物理量表示）．
②实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量m、
 
和
 
（用文字说明和相应字母表示）．
③本实验通过比较
 
和
 
，在实验误差允许的范围内相等（用测量的物理量符号表示），从而验证了系统的机械能守恒．
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（2）某同学想测量某导电溶液的电阻率，先在一根均匀的长玻璃管两端各装了一个电极（接触电阻不计），两电极相距L=0.700m，其间充满待测的导电溶液．用如下器材进行测量：
电压表（量程l5V，内阻约30kΩ）；     电流表（量程300μA，内约50Ω）；
滑动变阻器（10Ω，1A）；              电池组（电动势E=12V，内阻r=6Ω）；
单刀单掷开关一个、导线若干．
下表是测量通过管中导电液柱的电流及两端电压的实验数据．实验中用20分度的游标卡尺测量了玻璃管的内径，结果如图3所示．
U/V 0 1.0 3.0 5.0 7.0 9.0 11.0
I/μA 0 22 65 109 155 175 240
根据以上所述请回答下面的问题：
①玻璃管内径d=
 
mm．
②请在图2中补画出未连接的导线．
③根据表数据在图4坐标中已描点，请作出U-I图象，由图象求出电阻R=
 
Ω（结果保留2位有效数字）．
④计算该导电溶液的电阻率表达式是：ρ=
 
 （用R、d、L表示）．
某同学利用如图1所示电路来测量电阻的阻值．将电阻箱接入a、b之间，闭合开关．适当调节滑动变阻器R′后保持其阻值不变．依次改变电阻箱的阻值R，得到相应电压表的示数U，得到如图2所示的U-R图象．
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（1）用待测电阻RX替换电阻箱，读得电压表示数为2.00V．利用U-R图象可得RX=
 
Ω．
（2）电池使用较长时间后，电动势可认为不变，但内阻增大．若仍用本实验装置和U-R图象测定某一电阻，则测定结果将
 
（选填“偏大”或“偏小”）．
现将一已知阻值为10Ω的电阻换接在a、b之间，为了仍可利用本实验装置和U-R图象实现对待测电阻的准确测定，则滑动变阻器的阻值
 
（选填“增大”或“减小”），使电压表的示数为
 
V．

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