现要通过实验验证机械能守恒定律。实验装置如图1所示:水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨;导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块,其总质量为M,左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连;遮光片两条长边与导轨垂直;导轨上B点有一光电门,可以测试遮光片经过光电门时的挡光时间t,用d表示A点到导轨底端C点的距离,h表示A与C的高度差,b表示遮光片的宽度,s表示A、B两点的距离,将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度。用g表示重力加速度。完成下列填空和作图;
(1)若将滑块自A点由静止释放,则在滑块从A运动至B的过程中,滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为_____。动能的增加量可表示为_________。若在运动过程中机械能守恒,与s的关系式为
= ________。
(2)多次改变光电门的位置,每次均令滑块自同一点(A点)下滑,测量相应的s与t值,结果如下表所示:
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
S(m) |
0.600 |
0.800 |
1.000 |
1.200 |
1.400 |
t(ms) |
8.22 |
7.17 |
6.44 |
5.85 |
5.43 |
1/t2(104s-2) |
1.48 |
1.95 |
2.41 |
2.92 |
3.39 |
以s为横坐标,为纵坐标,请你在图2位置的坐标纸中描出第1和第5个数据点;根据5个数据点作直线,求得该直线的斜率k=__________
(保留3位有效数字)。
由测得的h、d、b、M和m数值可以计算出直线的斜率
,将k和
进行比较,若其差值在实验误差允许的范围内,则可认为此实验验证了机械能守恒定律。
利用图(a)实验可粗略测量人吹气产生的压强.两端开口的细玻璃管水平放置,管内塞一潮湿小棉球,实验者从玻璃管的一端A吹气,棉球从另一端B飞出.测得玻璃管内部截面积S,距地面高度h,棉球质量m,开始时的静止位置与管口B的距离x,落地点C与管口B的水平距离L.然后多次改变x,测出对应的L,画出L2-x关系图线,如图(b)所示,并由此得出相应的斜率k.
①若不计棉球在空中运动时的空气阻力,根据以上测得的物理量可得,棉球从B端飞出的速度v0=________。
②假设实验者吹气能保持玻璃管内气体压强始终为恒定值,不计棉球与管壁的摩擦,重力加速度g,大气压强p0均为已知,利用图(b)中拟合直线的斜率k可得,管内气体压强p=
③ 考虑到实验时棉球与管壁间有摩擦,则(2)中得到的p与实际压强相比________(填偏大、偏小)。
有一段粗细均匀的导体,现要用实验的方法测定这种导体材料的电阻率,若已测得其长度和横截面积,还需要测出它的电阻值Rx。
(1)若已知这段导体的电阻约为30Ω,要尽量精确的测量其电阻值,并要求直接测量的变化范围尽可能大一些,除了需要导线、开关以外,在以下备选器材中应选用的是。(只填写字母代号)
A.电池(电动势14 V、内阻可忽略不计) B.电流表(量程0~0.6 A,内阻约0.12Ω)
C.电流表(量程0~100m A,内阻约12 Ω) D.电压表(量程0~3 V,内阻约3 kΩ)
E.电压表(量程0~15 V,内阻约15 kΩ) F.滑动变阻器(0~10Ω,允许最大电流2.0A)
G.滑动变阻器(0~500 Ω,允许最大电流0.5 A)
(2)在方框中画出测这段导体电阻的实验电路图。
(3)根据测量数据画出该导体的伏安特性曲线如图所示,发现MN段明显向上弯曲。若实验的操作、读数、记录、描点和绘图等过程均正确无误,则出现这一弯曲现象的主要原因是 。
某同学设计了一个用打点计时器验证碰撞过程中动量守恒的实验:在小车A的前端粘有橡皮泥,推动小车A使之做匀速运动.然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体,继续做匀速运动,他设计的具体装置如图所示.在小车A后连着纸带,电磁打点计时器电源频率为50Hz,长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力.
(1)若已得到打点纸带如图所示,并将测得的各计数点间距离标在图上,A点是运动起始的第一点,则应选段来计算A的碰前速度,应选段来计算A和B碰后的共同速度(以上两格填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”).
(2)已测得小车A的质量m1=0.40kg,小车B的质量m2=0.20kg,由以上测量结果可得:碰前动量为kg·m/s;碰后动量为kg·m/s.通过计算可以发现,在误差允许范围内,碰撞前后两个小车的动量之和是相等的。
利用如图所示装置做“验证牛顿第二定律”的实验时:
(1)甲同学根据实验数据画出的小车的加速度a和小车所受拉力F的图像为下图所示中的直线Ⅰ,乙同学画出的图像为图中的直线Ⅱ;直线Ⅰ、Ⅱ在纵轴或横轴上的截距较大,明显超出了误差范围,下面给出了关于形成这种情况的四种解释,其中可能正确的是:
A.实验前甲同学没有平衡摩擦力 |
B.甲同学在平衡摩擦力时,把长木板的末端抬得过高了 |
C.实验前乙同学没有平衡摩擦力 |
D.乙同学在平衡摩擦力时,把长木板的末端抬得过高了 |
(2)在研究小车的加速度a和小车的质量M的关系时,由于没有始终满足M>>m(m为砂桶及砂的总质量)的条件,结果得到的图像应是:
(3)在研究小车的加速度a和拉力F的关系时,由于没有始终满足M>>m的关系(m为砂桶及砂的总质量)的条件,结果得到的图像应是:
(1)读出下列游标卡尺和螺旋测微器的示数分别为_______cm,mm
(2)在描绘电场等势线的实验中,在安装实验装置时,正确的做法是()
A.在一块平整木板上依次放复写纸、白纸、导电纸
B.导电纸有导电物质的一面应该向下
C.连接电源正负极的电极a、b必须与导电物质保持绝缘
D.连接电极a、b的电源电压为直流4-6V
(3)在伏安法测电阻的实验中,实验室备有下列器材:A.待测电阻R,阻值约为10Ω左右 B.电压表Vl,量程6V,内阻约2kΩ C.电压表V2,量程15V,内阻约10kΩ D.电流表Al,量程0.6A,内阻约0.2Ω E.电流表A2,量程3A,内阻约0.02Ω F.电源:电动势E="12V" G.滑动变阻器l,最大阻值10Ω,最大电流为2A H.滑动变阻器2,最大阻值50Ω,最大电流为0.2A I.导线、电键若干①为了较精确测量电阻阻值,在上述器材中选出该实验所用器材____________ (填器材前面的字母代号)。 ②在虚线框内画出该实验电路图。