18. (7分)我们经常能在电视上看到这样的情景:站在悬崖下的人仰头望着生长在崖间的树,把手中的长绳抛向树干,由于绳端系着一块石头,所以绳便绕着树干缠了几圈,然后那人攀着长绳就上了崖顶。
(1)请你就此人攀着绳子向上而绳却不滑落下来提出一个和摩擦力有关的问题。
。
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(2)小辉同学认为绳在不被拉断的前提下,能够承受的拉力F与绳子缠绕的圈数n会有某种关系,即如果绳子绕树3圈就可让一个质量为30kg的少年攀绳向上而不滑落,那么一个质量为60kg的人要通过此绳向上,绳子所绕圈数n就要大于3。于是他设计并做了实验。实验原理见图,图中每个钩码重为1.96N,在测力器一端施加向下的力,在使钩码静止时,从测力器上获得读数。下表是实验数据的记录。
|
圈数n |
0.5 |
1.5 |
2.5 |
3.5 |
4.5 |
5.5 |
||
|
钩码、 金属棒、 棉线 |
1个 钩码 |
测力计读数/N |
1.111 |
0.344 |
0.153 |
0.059 |
0.057 |
0.057 |
|
摩擦力/N |
0.849 |
1.616 |
X |
1.901 |
1.903 |
1.903 |
||
|
2个 钩码 |
测力计读数/N |
2.242 |
0.682 |
0.312 |
0.061 |
0.043 |
0.043 |
|
|
摩擦力/N |
1.678 |
3.238 |
3.608 |
3.859 |
3.877 |
3.877 |
||
|
钩码、 塑料棒、棉线 |
1个 钩码 |
测力计读数/N |
0.862 |
0.263 |
0.119 |
0.071 |
0.047 |
0.047 |
|
摩擦力/N |
1.098 |
1.697 |
1.841 |
1.889 |
1.913 |
1.913 |
||
|
2个 钩码 |
测力计读数/N |
1.736 |
0.535 |
0.228 |
0.071 |
0.047 |
0.047 |
|
|
摩擦力/N |
2.184 |
3.385 |
3.692 |
3.849 |
3.873 |
3.873 |
(a)表中X处的值为 。
(b)从以上的数据中你能得出的结论是
。
17. (5分)为验证小灯泡(可看成点光源)光能的球面散射规律并测定其发光效率,有同学设计并进行了如图所示的实验:将一个“6V8.0W”的小灯泡接入电路,使之正常发光,在灯泡灯丝的同一水平面、正对光线方向放一个测量光强的仪器,以测定与光源间距为d时相应的光强值I,共测得以下9组数据(见下表)。然后将表内数据分别在I-d,I-1/d和I-1/d2坐标平面内作出如下数据点,如图(a)(b)(c)所示。
|
d/×10-2m |
6.50 |
7.50 |
8.50 |
9.50 |
10.5 |
11.5 |
12.5 |
13.5 |
14.5 |
|
I/Wm-2 |
8.29 |
6.66 |
4.96 |
3.92 |
3.37 |
2.61 |
2.30 |
1.97 |
1.70 |
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(1)据这三个数据点图,可以看出I与哪个量存在线性关系,因此可将I与d之间的数学关系式表达为 ,其中的常数k为 。
(2)在与光源等距的各点,认为光源向各方向发出的光强大小几乎相等。依点光源光能向周围空间360°球面均匀散射的物理模型,写出光源的发光功率P0、光强值I及相应的与光源距离d之间的关系式 。(球面面积公式S=4πr2)
(3)根据以上条件,算出小电珠的电-光转换效率η= 。
15.(5分) 请回答下列有关DIS实验“研究气体的压强的关系”的问题。
(1)如图所示,用一个带有刻度的注射器及DIS实验系统来探究气体的压强与体积关系。实验中气体的质量保持不变,气体的体积直接读出,气体的压强是由图中 传感器等计算机辅助系统得到。
(2)完成本实验的基本要求是 ( )
(A)在等温条件下操作。
(B)封闭气体的容器密封良好。
(C)必须弄清所封闭气体的质量。
(D)气体的压强和体积必须用国际单位。
(3)某同学在做本实验时,按实验要求组装好实验装置,然后缓慢推动活塞,使注射器内空气柱从初始体积20.0 ml减为12.0 ml。实验共测五次,每次体积值直接从注射器的刻度读出并输入计算机,同时由压强传感器测得对应体积的压强值。实验完成后,计算机屏幕上显示出如下表所示的实验结果:
|
序号 |
V(m1) |
p(×105Pa) |
pV(×105Pa·m1) |
|
1 |
20.0 |
1.001 0 |
20.020 |
|
2 |
18.0 |
1.095 2 |
19.714 |
|
3 |
16.0 |
1.231 3 |
19.701 |
|
4 |
14.0 |
1.403 0 |
19.642 |
|
5 |
12.0 |
1.635 1 |
19.621 |
仔细观察不难发现,pV(×105Pa·m1)一栏中的数值越来越小,造成这一现象的原因可
能是 ( )
(A). 实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力不断增大。
(B).实验时环境温度增大了。
(C).实验时外界大气压强发生了变化。
(D).实验时注射器的空气向外发生了泄漏。