如图是验证机械能守恒定律的实验。小圆柱由一根不可伸长的轻绳拴住,轻绳另一端固定。将轻绳拉至水平后由静止释放。在最低点附近放置一组光电门,测出小圆柱运动到最低点的挡光时间△t,再用游标卡尺测出小圆柱的直径d,如图,重力加速度为g.则小圆柱的直径d= cm;
测出悬点到圆柱重心的距离l,若等式gl=____成立,说明小圆柱下摆过程机械能守恒。
若在悬点O安装一个拉力传感器,测出绳子上的拉力F,则验证小圆柱作圆周运动在最低点向心力的公式还需要测量的物理量是 (用文字和字母表示),若等式F=____成立,则可验证小圆柱作圆周运动在最低点向心力的公式。
(10分)某同学和你一起探究弹力和弹簧伸长的关系,并测弹簧的劲度系数k,做法是先将待测弹簧的一端固定在铁架台上,然后将最小分度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧,并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上.当弹簧自然下垂时,指针指示的刻度数值记作L0,弹簧下端挂一个50 g的钩码时,指针指示的刻度数值记作L1;弹簧下端挂两个50 g的钩码时,指针指示的刻度数值记作L2;……;挂七个50 g的钩码时,指针指示的刻度数值记作L7.
(1)下表记录的是该同学已测出的6个值,其中有两个数值在记录时有误,它们的代表符号分别是____和____.
测量记录表:
代表符号 |
L0 |
L1 |
L2 |
L3 |
L4 |
L5 |
L6 |
L7 |
刻度数值/cm |
1.70 |
3.40 |
5.10 |
8.60 |
10.3 |
12.1 |
(2)实验中,L3和L7两个值还没有测定,请你根据上图将这两个测量值填入记录表中.
(3)为充分利用测量数据,该同学将所测得的数值按如下方法逐一求差,分别计算出了三个差值:d1=L4-L0=6.90 cm,d2=L5-L1=6.90 cm,d3=L6-L2=7.00 cm.请你给出第四个差值:d4=________=________cm.
(4)根据以上差值,可以求出每增加50 g钩码的弹簧平均伸长量ΔL.ΔL用d1、d2、d3、d4表示的式子为:ΔL=______________,代入数据解得ΔL=________cm.(保留三位有效数字)
(5)计算弹簧的劲度系数k=______N/m(g取9.8 m/s2) (保留二位有效数字)
(5分)某同学用光电门和数字计时器测量自由落体的重力加速度,实验装置如图所示:
(1)将光电门A、B和电磁铁安装在支架上,调整它们的位置使三者在一条竖直线内.当电磁铁断电释放小球P后,小球能顺利通过两个光电门.
(2)将数字计时器通电并调整光电门,当光电门A光路被瞬间切断时,即开始计时;当光电门B的光路被瞬间切断时停止计时.实验时先接通电磁铁电源吸住小球,再切断电磁铁电源,小球落下.此时计时器显示的时间即为小球做自由落体运动通过两光电门A、B的时间.实验连续做三次,然后取平均值为Δt.
(3)用直尺测出从小球开始下落的位置到光电门A中心的距离h1及 ,则当地重力加速度g的表达式是 (用已知量和测量量表示).
直流电动机在传感和控制中有着广泛应用.为了探究电动机的伏安特性,某同学找到一只带风扇的玩具电动机,他实验的实物示意图如图1所示,其中,图中M为电动机,电流表和电压表都视为理想电表.
①闭合电键S前,滑动变阻器R的滑动头应置于最______(填“左”或“右”)端。闭合电键S后,发现无论如何调节滑动变阻器R的滑动头,电动机都会转动,则可以判断导线_____(选填“①”, “②”,…,“⑧”)断路;
②排除故障后,测量得到电动机的U﹣I,图线如图2所示。通过图线可以求得该电动机内部线圈的电阻为______Ω;
③实验一:将电动机取下,接在一节电动势为1.50V、内阻为0.50Ω的干电池两级间,则通过电路中的电流应为_______A;
④实验二:将实验一中完全相同的三节干电池串联,接上该电动机上稳定后,该电动机消耗的功率为________W,其效率为________%(计算结果保留两位有效数字).
(6分)我国在小型无人机的研制和应用上取得了重大进展,许多小型无人机常常采用橡皮筋弹射起飞(如图1所示).某课外活动小组也对此{民感兴趣,大家搜集资料,最后用小车代替无人机做了如图2所示的实验.他们让被拉长的橡皮筋对光滑水平面上的小车做功,使小车由静止获得一定的速度v,并用打点计时器测出.如果增加橡皮筋的条数n,由________定理(定律)知,小车获得的速度将增大。用坐标图线表达n与v的关系时,设横轴为n,为了得到一条直线,纵轴应为______(选填“”、“
”或“
”).实际上无人机起飞过程会受到空气阻力,因此用无人机做实验,得到上述坐标图线将不再是直线,其斜率将会_______(选填“增大”或“减小”).
在“测定直流电动机的效率”实验中,用如图(a)所示的电路测定一个额定电压为6V、额定功率为3W的直流电动机的机械效率。
(1)请根据图(a)完成图(b)中的实物图;
(2)实验中保持电动机两端电压U恒为6V,重物每次匀速上升的高度h均为1.5m,所测物理量及测量结果如下表所示:
实验次数 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
电动机的电流I/A |
0.2 |
0.4 |
0.6 |
0.8 |
2.5 |
2.5 |
所提重物的重力Mg/N |
0.8 |
2.0 |
4.0 |
6.0 |
6.5 |
7.0 |
重物上升时间t/s |
1.4 |
1.65 |
2.1 |
2.7 |
∞ |
∞ |
计算电动机效率η的表达式为______________(用题目中的符号表示),第1次实验中电动机的工作效率为_______________。(保留三位有效数字)
(3)在第5次实验中,电动机的输出功率是___________;可估算出电动机线圈的电阻为_____________Ω。