用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的电源为学生电源,有输出电压为6V、频率为50Hz的交流电和输出电压为6V的直流电两种。质量为0.300kg的重锤从高处由静止开始下落,重锤上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律。(g取9.8m/s2)![]()
下面列举了该实验的几个操作步骤:
| A.按照图示的装置安装器件; |
| B.将打点计时器接到电源的“直流输出”上; |
| C.松开手释放纸带,然后接通电源开关,打出一条纸带; |
| D.测量纸带上某些点间的距离; |
(1)其中没有必要进行的或者操作不当的步骤,请将其选项对应的字母填在下面的空行内,并说明其原因。答:
(2)实验中得到如图所示的纸带,根据纸带可计算得知,重锤从B点到D点过程中重力势能减少量等于 J,动能增加量等于 J。(结果保留三位有效数字)
(3)在验证机械能守恒定律的实验中发现,重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加量,其原因主要是 。
“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图所示。![]()
(1)在平衡摩擦力后,挂上砝码盘,打出了一条纸带如图所示。计时器打点的时间间隔为0.02 s.从比较清晰的点起,每5个点取一个计数点,量出相邻计数点之间的距离,该小车的加速度a=______m/s2。(结果保留两位有效数字)
(2)平衡摩擦力后,将5个相同的砝码都放在小车上.挂上砝码盘,然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中,测量小车的加速度。小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表:
| 砝码盘中的砝码总重力F(N) | 0 | 0.196 | 0.392 | 0.588 | 0.784 | 0.980 |
| 加速度a(m·s-2) | 0.21 | 0.69 | 1. 18 | 1.66 | 2.18 | 2.70 |
用纳米技术处理过的材料叫纳米材料,其性质与处理前相比会发生很多变化,如机械性能会成倍地增加,对光的反射能力会变得非常低,熔点会大大降低,甚至有特殊的磁性质。现有一种纳米合金丝,欲测定出其伸长量x与所受拉力F、长度L、截面直径D的关系。
(1)若实验中测量的数据如下表所示,根据这些数据请写出x与F、L、D间的关系式:x=______。(若用到比例系数,可用k表示)。
| 长度 L/cm | 伸长量x/cm 直径D/mm | 50.0 | 100.0 | 200.0 |
| 5.00 | 0.040 | 0.20 | 0.40 | 0.80 |
| 10.00 | 0.040 | 0.40 | 0.80 | 1.60 |
| 5.00 | 0.080 | 0.10 | 0.20 | 0.40 |
(2)在研究并得到上述关系的过程中,主要运用的科学研究方法是______(只需写出一种)。
(3)若有一根合金丝的长度为20 cm,截面直径为0.200 mm,使用中要求其伸长量不能超过原长的百分之一,那么这根合金丝能承受的最大拉力为______ N。
(14分)在探究“加速度与力、质量的关系”实验中:
(1)将实验器材组装如图所示。请你指出该装置中的错误或不妥之处:
① ②
③ ![]()
(2)改正实验装置后,该同学顺利完成了实验。在实验中保持小车质量不变,改变沙桶的质量,测得小车所受绳子的拉力F和加速度a的数据如下表:
| F/N | 0.21 | 0.30 | 0.40 | 0.49 | 0.60 |
| a/(m/s-2) | 0.10 | 0.21 | 0.29 | 0.41 | 0.49 |
②由图象可知,小.车与长木板之间的最大静摩擦力大小为 N。
(3)打出的某一条纸带,A、B、C、D、E、F为相邻的6个计数点,如图,相邻计数点间还有四个点未标出.利用图中给出的数据可求出小车的加速度a= m/s2,A点的速度
vA= m/s.
(6分)某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系,将弹簧悬挂在铁架台上,将刻度尺固定在弹簧一侧,弹簧轴线和刻度尺都应在竖直方向,弹簧自然悬挂时,长度记为L0,弹簧下端挂上砝码盘时,长度记为Lx;在砝码盘中每次增加10g砝码,弹簧长度依次记为L1至L6,数据如下表表:
| 代表符号 | L0 | Lx | L1 | L2 | L3 | L4 | L5 | L6 |
| 数值(cm) | 25.35 | 27.35 | 29.35 | 31.30 | 33.4 | 35.35 | 37.40 | 39.30 |
(2)由图可知弹簧的劲度系数为 N/m;(结果保留两位有效数字,重力加速度取9.8m/s2)。