如下图7-5-7所示,质量为m的物体以初速度v0沿水平面向左运动,起始点A与轻弹簧O端的距离为s,物体与水平面间的动摩擦因数为μ,物体与弹簧相撞后,弹簧的最大压缩量为x.则弹簧被压缩到最短时,弹簧具有的弹性势能为_________________.
图7-5-7
Ⅰ.乙同学采用如图所示的装置进行了有关“动能定理”探究的实验。
a.按图把实验器材安装好,不挂配重,反复移动垫木直到小车能够做匀速直线运动;
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……;(重力加速度g=9.80m/s2)
e.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、
、
……;
f.用纵坐标表示速度的平方,横坐标表示配重重力所做的功W,作出
图象,并在图象中描出(
,
)坐标点,再连成图线;
(以下计算保留到小数点后两位)
①在步骤d中,该同学测得,则配重重力所做的功
J;
②该同学得到的图象如图所示。通过图象可知,打A点时对应小车的速度
m/s;
③小车的质量M=kg.
Ⅱ.某学习小组通过实验来研究用电器D的导电规律。他们在实验中测得用电器D两端的电压与通过D的电流的数据如下表:
U/V |
0.0 |
0.2 |
0.5 |
1.0 |
1.5 |
2.0 |
2.5 |
3.0 |
I/A |
0.000 |
0.050 |
0.100 |
0.150 |
0.180 |
0.195 |
0.205 |
0.215 |
(1)请根据上述表格中的数据,在图中用笔连线补充完成该电路的实物图;
(2)利用这些数据绘出的用电器D的伏安特性曲线如图所示。已知A、B两端电压恒为1.5V,请结合图线解决下列问题:
①若把用电器D接入如图所示的电路中时,电流表的读数为0.100A,则定值电阻R0阻值为________Ω;
②若将两个与上述电阻相同的定值电阻R0并联后接入同一电路,如图,则在该电路中用电器D的工作压为__________V。
采用“伏安法”测电阻,无论是“安培表外接”还是“安培表内接”都会出现系统误差,为此某同学采用如右图所示电路测定待测电阻Rx的阻值。实验器材如下:
电池组E,电动势为4.5 V,内阻很小;
电压表V,量程3 V,内阻约3 kΩ;
电流表A,量程2 mA,内阻约50Ω;
滑动变阻器R,阻值范围0~20Ω;
Rx是待测电阻,阻值约3kΩ;
开关S1、S2,导线若干。
①请根据电路图,将实验器材连接成实验电路(图中部分电路已连接)。
②闭合开关前,先将滑动变阻器的滑动端置于电路图中的端(填a或b),然后闭合开关S1、S2,适当调节滑动变阻器R,记下电流表和电压表的示数I1、U1;再断开开关S2,记下电流表和电压表示数为I2、U2。则被测电阻Rx=(用电表的示数表示);
③你认为上述实验能否消除系统误差:(填“能"或“不能”)。
在“验证牛顿第二定律的实验”中,某同学设计了如图所示的实验方案。两个相同的小车放在光滑水平板上,前端各系一细绳,绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘,盘中可放砝码。小盘和砝码所受的重力等于使小车匀加速运动的力(本题可以这样近似处理)。增减盘中砝码可以改变小车受到的合力,增减小车上的砝码可以改变小车的质量。两小车后端各系一细线,用一个黑板擦把两条细线同时按在桌子上,使小车静止。抬起黑板擦,两小车同时开始运动,按下黑板擦,两小车同时停下来。
两小车及其中砝码的总质量分别记为m1、m2,两个小盘及其中砝码所受的总重力分别记为G1、G2,实验中,从右图所示位置由静止开始抬起黑板擦又放下,两小车通过的位移分别为x1、x2。则根据以上数据:
(1)当满足时,验证即可验证小车加速度与合力成正比;
(2)当满足时,验证即可验证小车加速度与质量成反比。
(用含m1、m2、G1、G2、x1、x2的表达式作答)
某兴趣小组为了测量一待测电阻的阻值,首先用多用电表粗测出它的阻值,然后再用其他方法更精确地测量。实验室里准备了以下器材:
A.多用电表 | B.电压表![]() ![]() |
C.电流表![]() ![]() ![]() |
D.电压表![]() ![]() |
E.滑动变阻器,最大阻值5
F.滑动变阻器
,最大阻值50
G.电阻箱,阻值
另有:电源(电动势约),导线、开关若干
(1)①在用多用电表粗测电阻时,该兴趣小组首先选用“”欧姆挡,其阻值如图甲中
指针所示,为了减小多用电表的读数误差,多用电表的选择开关应换用欧姆挡;
②按正确的操作程序再一次用多用电表测量该待测电阻的阻值时,其阻值如图乙中指针所示,则的阻值大约是
;
(2)①在用某种测量方法精确测量该电阻的阻值时,要求待测电阻的电压从零开始可以连
续调节,测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半。则在上述器材中,除了电源、导线、开关外还应选用的器材是(填器材前面的字母序号);
②在虚线框内画出用此方法测量该电阻阻值时的实验电路图。
③若选测量数据中的一组来计算,则
,表达式中各个符号物理的意义是:。
某同学查资料得知:弹簧的弹性势能仅与弹簧的劲度系数和形变量有关,并且与形变量的平方成正比。为了检验此结论的正确性,他设计了如下实验:
(a)取一根轻质弹簧和一根内径略大的直玻璃管,将玻璃管固定在水平桌面上,将弹簧插入玻璃管并固定一端,如图所示.
(b)将小钢球放入玻璃管,轻推小钢球,使弹簧压缩到某一位置后,测出弹簧的压缩量.
(c)然后突然撤去外力,小钢球沿水平方向弹出落在地面上,记录小钢球的落地位置.
(d)保持弹簧压缩量不变,重复10次上述操作,从而确定小钢球的平均落点,测得小钢球的水平射程
(e)多次改变弹簧的压缩量的数值
、
、
、…,重复以上步骤,测得小钢球的多组水平射程
、
、
、…
请你回答下列问题:
(1)在实验中,“保持弹簧压缩量不变,重复10次上述操作,从而确定小钢球的平均落点”的目的是为了减小(填“系统误差”或“偶然误差”).
(2)若要测量小钢球的水平射程,除图中画出的器材以外,还必须选取的实验器材是
.(填写器材代号)
A 秒表 B 刻度尺 C 螺旋测微器 D白纸 E复写纸
(3)该同学根据实验的测量结果,作出弹簧形变量与小钢球水平射程
的
图象,测量出了桌面离地面的高度为
,小球的质量为
,根据能量守恒定律推导出了弹性势能
与水平射程
的关系式:
.根据弹簧形变量
与小钢球水平射程
的
图象,推断出弹簧的弹性势能
与
成正比理由是.