题目内容

某同学采用如图1所示的装置进行了有关“动能定理”研究的实验．其步骤如下：

1、按图1把实验器材安装好，不挂配重，反复移动垫木直到小车能够做匀速直线运动；
2、把细线系在小车上并绕过定滑轮悬挂质量为100g的配重．接通电源，放开小车，电火花计时器在被小车带动的纸带上打下一系列点．从某点A开始，此后在纸带上每隔4个点取一个计数点，依次标为B、C、D…；
3、测量出B、C、D、…各点与A点的距离，分别记为x1、x2、x3、…；
4、用配重受到的重力分别乘以x1、x2、x3、…，得到配重重力所做的功W1、W2、W3、…；（重力加速度g=9.80m/s2）
5、求出B、C、D、…各点速度的大小，分别记为v1、v2、v3、…，再求出它们的平方v12、v22、v32、…；
6、用纵坐标表示速度的平方v2，横坐标表示配重重力所做的功W，作出v2-W图象．
（以下计算保留到小数点后两位）

（1）步骤1的目的是
平衡摩擦力
平衡摩擦力

（2）在步骤4中，该同学测得x4=40.00cm，则配重重力所做的功W4
0.39
0.39
J
（3）该同学得到的v2-W图象如图2所示．通过图象可知，打A点时对应小车的速度v0=
0.50
0.50
m/s
（4）小车的质量M=
0.30
0.30
kg．
分析：（1）根据实验原理和实验目的可知该操作的意义．
（2）配重物体的重力即为小车所受合外力，据此可正确解答本题．
（3）根据题意可知，图象上的纵轴截距就是对应的就是
v
2
0
，据此可求出打A点时对应小车的速度v0大小．
（4）结合图象，根据功能关系可求出小车质量大小．
解答：解：（1）该实验中配重物体的重力视为小车的合外力，因此实验前需要进行平衡摩擦力，故实验1的目的是平衡摩擦力．
故答案为：平衡摩擦力．
（2）配重重力做功为：W=mgx4=0.1×9.8×0.4≈0.39J
故答案为：0.39．
（3）由图可知，纵轴截距对应的就是打A点速度的平方，因此有：
v
2
A
=0.25m2/s2
所以有：AvA=0.50m/s．
故答案为：0.50（0.48-0.52）．
（4）根据动能定理：W=
1
2
m
v
2
t
-
1
2
m
v
2
0
，可得：
v
2
t
=
v
2
0
+
2W
m
，所以图象的斜率：K=
2
m
，代入数据得：m=0.30kg．
故答案为：0.30（0.28-0.32）．
点评：本题考查了该实验的具体操作和结合图象进行数据处理，对应图象问题处理方法为，结合数学知识，写出图象的函数关系方程，明确截距、斜率等含义即可．
练习册系列答案
相关题目
某同学采用如图1所示的装置进行了有关“动能定理”研究的实验．

a．按图3把实验器材安装好，不挂配重，反复移动垫木直到小车做匀速直线运动；
b．把细线系在小车上并绕过定滑轮悬挂质量为100g的配重，接通电源，放开小车，电火花计时器在被小车带动的纸带上打下一系列点．从某点A开始，此后在纸带上每隔4个点取一个计数点，依次标为B、C、D、…；
c．测量出B、C、D、…各点与A点的距离，分别记为x1、x2、x3、…；
d．用配重受到的重力分别乘以x1、x2、x3、…，得到配重重力所做的功W1、W2、W3、…；
e．求出B、C、D、…各点的速度大小，分别记为υ1、υ2、υ3、…，再求出它们的平方υ12、υ22、υ32、…；
f．用纵坐标表示速度的平方υ2，横坐标表示配重重力所做的功W，作出υ2-W图象，并在图象中描出（Wi，υi2）坐标点，再连成图线；
（重力加速度g=9.80m/s2，以下计算保留到小数点后两位）
①该同学得到的υ2-W图象如图2所示．通过图象可知，打A点时对应小车的速度υ0=
0.50（0.48～0.52）
0.50（0.48～0.52）
m/s；
②小车的质量M=
0.30（0.28～0.32）
0.30（0.28～0.32）
kg．
（2012?东城区三模）某同学采用如图1所示的装置验证规律：“物体质量一定，其加速度与所受合力成正比”．
a．按图1把实验器材安装好，不挂配重，反复移动垫木直到小车做匀速直线运动；
b．把细线系在小车上并绕过定滑轮悬挂配重，接通电源，放开小车，打点计时器在被小车带动的纸带上打下一系列点，取下纸带，在纸带上写上编号：
c．保持小车的质量M不变，多次改变配重的质量m，再重复步骤b；
d．算出每条纸带对应的加速度的值；
e．用纵坐标表示加速度a，横坐标表示配重受的重力mg（作为小车受到的合力F），作出a一F图象．
①在步骤d中，该同学是采用v一t图象来求加速度的．图2为实验中打出的一条纸带的一部分，纸带上标出了连续的3个计数点，依次为B、C、D，相邻计数点之间还有4个计时点没有标出．打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上．打点计时器打C点时，小车的速度为
0.44
0.44
m/s；（保留两位有效数字）

②其余各点的速度都标在了v-t坐标系中，如图3所示．t=0.10s时，打点计时器恰好打B点．请你将①中所得结果标在图3所示的坐标系中，（其他点已标出，）并作出小车运动的v-t图线；利用图线求出小车此次运动的加速度a=
1.0
1.0
m/s2；（保留两位有效数字）
③最终该同学所得小车运动的a一F图线如图4所示，从图中我们看出图线是一条经过原点的直线．根据图线可以确定下列说法中不正确的是
B
B

A．本实验中小车质量一定时，其加速度与所受合力成正比
B．小车的加速度可能大于重力加速度g
C．可以确定小车的质量约为0.50kg
D．实验中配重的质量m远小于小车的质量M
（2005?南通一模）某同学采用如图1所示的电路测定电源电动势和内电阻，已知干电池的电动势约为1.5V，内阻约1Ω，电压表（0-3V 3kΩ），电流表（0-0.6A 1.0Ω），滑动变阻器有R1（10Ω 2A）和R2（100Ω 0.1A）各一只；
  
（1）实验中滑动变阻器应选用
R
 
1
R
 
1
（选填R1．R2）
（2）在图2中用笔画线代替导线连接实验电路．
（3）在实验中测得多组电压和电流值，得到 如图3所示的U-I，由图可较准确求出电源电动势E=
1.49
1.49
V，内阻r=
1.9
1.9
Ω．
某同学采用如图1所示的装置探究物体的加速度与所受合力的关系．用砂桶和砂的重力充当小车所受合力F；通过分析打点计时器打出的纸带，测量加速度a．分别以合力F 和加速度a作为横轴和纵轴，建立坐标系．根据实验中得到的数据描出如图2所示的点迹，结果跟教材中的结论不完全一致．该同学列举产生这种结果的可能原因如下：
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（1）在平衡摩擦力时将木板右端垫得过高；
（2）没有平衡摩擦力或者在平衡摩擦力时将木板右端垫得过低；
（3）测量小车的质量或者加速度时的偶然误差过大；
（4）砂桶和砂的质量过大，不满足砂桶和砂的质量远小于小车质量的实验条件．
通过进一步分析，你认为比较合理的原因可能是（　　）
某同学采用如图1所示的装置探究物体的加速度与所受合力的关系．用砂桶和砂的重力充当小车所受合力F；通过分析打点计时器打出的纸带，测量加速度a．分别以合力F 和加速度a作为横轴和纵轴，建立坐标系．根据实验中得到的数据描出如图2所示的点迹，结果跟教材中的结论不完全一致．该同学列举产生这种结果的可能原因如下：
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（1）在平衡摩擦力时将木板右端垫得过高；
（2）没有平衡摩擦力或者在平衡摩擦力时将木板右端垫得过低；
（3）砂桶和砂的质量过大，不满足砂桶和砂的质量远小于小车质量的实验条件；
（4）测量小车的质量或者加速度时的偶然误差过大．
通过进一步分析，你认为比较合理的原因可能是 （　　）
A、（1）和（4）B、（2）和（3）C、（1）和（3）D、（2）和（4）

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