图1为验证牛顿第二定律的实验装置示意图。图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源,打点的时间间隔用表示。在小车质量未知的情况下,某同学设计了一种方法用来研究"在外力一定的条件下,物体的加速度与其质量间的关系"。
(1)完成下列实验步骤中的填空:
①平衡小车所受的阻力:小吊盘中不放物块,调整木板右端的高度,用手轻拨小车,直到打点计时器打出一系列的点。
②按住小车,在小吊盘中放入适当质量的物块,在小车中放入砝码。
③打开打点计时器电源,释放小车,获得带有点迹的纸带,在纸带上标出小车中砝码的质量。
④按住小车,改变小车中砝码的质量,重复步骤③。
⑤在每条纸带上清晰的部分,每5个间隔标注一个计数点。测量相邻计数点的间距,,…。求出与不同相对应的加速度。
⑥以砝码的质量为横坐标,为纵坐标,在坐标纸上做出关系图线。若加速度与小车和砝码的总质量成反比,则与处应成关系(填"线性"或"非线性")。
(2)完成下列填空:
(ⅰ)本实验中,为了保证在改变小车中砝码的质量时,小车所受的拉力近似不变,小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是。
(ⅱ)设纸带上三个相邻计数点的间距为、、。可用、和表示为=。图2为用米尺测量某一纸带上的、的情况,由图可读出=mm,=mm。由此求得加速度的大小=m/s2。
(ⅲ)图3为所得实验图线的示意图。设图中直线的斜率为,在纵轴上的截距为,若牛顿定律成立,则小车受到的拉力为,小车的质量为。
为测量某未知电阻Rx的阻值,实验室仅提供以下器材:
A.待测电阻Rx(阻值约40~50Ω) | B.电流表(量程10mA,内电阻约50Ω) |
C.电阻箱R(最大值999.9Ω) | D.直流电源E(电动势约3V,内电阻约0.5Ω) |
E.单刀双掷开关一个,导线若干.
(1)将实验器材连接成实验电路,但未完成全部连线如图所示,请根据实物图在虚线框内画出原理图,并用笔画线代替导线,连接成完整的实验电路。(要求尽量减小实验误差,标明给定器材的符号)
(2)按电路图连接成正确的实物图后,该同学先将电阻箱R的阻值调到最大,将开关S掷a端,调节电阻箱R,使电流表的示数为I,此时电阻箱示数为R1;然后将开关S掷向b端,.则待测电阻Rx=(完成必要步骤及用测量物理量的字母表示Rx,要求操作简单方便)
某学生用打点计时器研究小车的匀变速直线运动.他将打点计时器接到频率为50 Hz的交流电源上,实验时得到一条纸带,如图所示.他在纸带上便于测量的地方选取第一个计时点,在这点下标明A,第六个点下标明B,第十一个点下标明C,第十六个点下标明D,第二十一个点下标明E .测量时发现B点已模糊不清,于是他测得AC长为14.56 cm,CD长为11.15cm,DE长为13.73cm,则打C点时小车的瞬时速度大小为m/s ,小车运动的加速度大小为______m/s2,AB的距离应为cm.(结果均保留三位有效数字)
某物理学习小组的同学在研究性学习过程中,用伏安法研究某电子元件R1(6V,2.5W)的伏安特性曲线,要求多次测量尽可能减小实验误差,备有下列器材:
A.直流电源(6V,内阻不计)
B.电流表G(满偏电流3mA,内阻Rg=10Ω)
C.电流表A(0~0.6A,内阻未知)
D.滑动变阻器R(0~20Ω ,5A)
E.滑动变阻器R ′(0~200Ω ,1A)
F.定值电阻R0(阻值1990Ω)
G.开关与导线若干
(1)根据题目提供的实验器材,请你设计出测量电子元件R1伏安特性曲线的电路原理图(R1可用“”表示)。(画在方框内)
(2)在实验中,为了操作方便且能够准确地进行测量,滑动变阻器应选用。(填写器材序号)
(3)将上述电子元件R1和另一电子元件R2接入如图所示的电路甲中,它们的伏安特性曲线分别如图乙中oa、ob所示。电源的电动势E=6.0V,内阻忽略不计。调节滑动变阻器R3,使电子元件R1和R2消耗的电功率恰好相等,则此时电子元件R1的阻值为Ω,R3接入电路的阻值为Ω(结果保留两位有效数字)。
现要验证“当质量一定时,物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律。给定的器材如下:一倾角可以调节的长斜面(如图)、小车、计时器一个、米尺。(不考虑摩擦力的影响)
①让小车自斜面上方一固定点A1从静止开始下滑到斜面底端A2,记下所用的时间t。
②用米尺测量A1与A2之间的距离s,则小车的加速度 a=。
③用米尺测量A1相对于A2的高度h。设小车所受重力为mg,则小车所受的合外力
F=。
④改变斜面倾角,重复上述测量。
用如右图所示的电路测定某电源的内阻r和一段电阻线单位长度的电阻Ro,ab是一段粗细均匀的电阻线.R是阻值为2Ω的保护电阻,电源电动势为9 V,内阻未知。电流传感器的内阻不计,示数用I表示,滑动片P与电阻线有良好接触,aP的长度用Ix表示,其他连接导线的电阻不计。实验时,闭合电键S,调节P的位置,将Ix和与之对应的/记录在下表。
(1)根据表中提供的数据,若利用图像确定电源的内阻和电阻线单位长度的电阻,则应作______图像。
A.![]() |
B.![]() |
C.![]() |
D.![]() |
(2) 根据(1),利用测得的数据,在坐标纸上画出适当的图像。
(3) 由(2)所作的图像可知:该电源的内阻r为_____Ω;该电阻线单位长度的电阻R0为______Ω/m。(结果保留两位小数)