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。
某学习小组探究“合力做功和物体速度变化的关系”的实验如图,图中小车是在
一条橡皮筋作用下弹出,沿木板滑行,这时,橡皮筋对小车做的功记为W.当用2条、3条…,完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次…实验时,使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致。每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出。
⑴ 除了图中已有的实验器材外,还需要导线、开关、刻度尺和电源(填“交流”或“直流”).
⑵ 实验中,小车会受到摩擦阻力的作用,可以使木板适当倾斜来平衡掉摩擦阻力,则下面操作正确的是________。
A.放开小车,小车能够自由下滑即可 |
B.放开小车,小车能够匀速下滑即可 |
C.放开拖着纸带的小车,小车能够自由下滑即可 |
D.放开拖着纸带的小车,小车能够匀速下滑即可 |
⑶ 在正确操作情况下,打在纸带上的点,并不都是均匀的,如图所示,为了测量小车获得的速度,应选用纸带的______部分进行测量.打点间隔为0.02 s,则小车的最大速度v=______ m/s (保留两位有效数字)。
(9分)有一节干电池,电动势大约为1.5V,内电阻约为1.0Ω。为了比较准确地测出该电池的电动势和内电阻,根据提供的以下器材完成相关实验:
A.电压表V(5V,5kΩ)
B.电流表G(量程2.0mA,内阻Rg=10Ω)
C.电流表A(量程0.6A,内阻约为0.5Ω)
D.滑动变阻器R1(0~100Ω,0.5A)
E.滑动变阻器R2(0~10Ω,1A)
F.电阻箱R3(0~999.9Ω)
G.开关S和导线若干
(1)为了能准确地进行测量,同时为了操作方便,电阻箱的阻值应调为Ω。请在虚线框内画出实验原理图 (标注所选择的器材符号)。
(2)下表是根据实验设计的原理图测得的数据,为了采用图象法分析和处理数据,请你在下图所示的坐标纸上选择合理的标度,作出相应的图线。
序号 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
电流表G(I1/mA) |
1.37 |
1.35 |
1.26 |
1.24 |
1.18 |
1.11 |
电流表A(I2/A) |
0.12 |
0.16 |
0.21 |
0.28 |
0.36 |
0.43 |
(3)根据图线求出电源的电动势E=V(保留三位有效数字),电源的内阻r=Ω(保留两位有效数字)。
某同学要测量一个由均匀新材料制成的圆柱体的电阻率。步骤如下:
(1)用20分度的游标卡尺测量其长度如图甲所示,可知其长度为cm;
(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙所示,可知其直径为mm;
(3)用多用电表的电阻“×1”挡,按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻,表盘的示数如图丙,则该电阻的阻值约为Ω。
图甲 图乙图丙
利用如图甲所示的电路测量某种电阻丝材料的电阻率,所用电阻丝的电阻约为20 Ω。带有刻度尺的木板上有a和b两个接线柱,把电阻丝拉直后固定在接线柱a和b上。在电阻丝上夹上一个带有接线柱c的小金属夹,沿电阻丝移动金属夹,可改变其与电阻丝接触点P的位置,从而改变接入电路中电阻丝的长度。可供选择的器材还有:
电池组E(电动势为3.0 V,内阻约1 Ω);
电流表A1(量程0~100 mA,内阻约5 Ω);
电流表A2(量程0~0.6 A,内阻约0.2 Ω);
电阻箱R(0~999.9 Ω);
开关、导线若干。
实验操作步骤如下:
A.用螺旋测微器在电阻丝上三个不同的位置分别测量电阻丝的直径; |
B.将选用的实验器材,按照图甲连接实验电路; |
C.调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大; |
D.将金属夹夹在电阻丝上某位置,闭合开关,调整电阻箱的阻值,使电流表满偏,然后断开开关。记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L; |
E.改变金属夹与电阻丝接触点的位置,闭合开关,调整电阻箱的阻值,使电流表再次满偏。重复多次,记录每一次电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L;
F.断开开关,整理好器材。
①某次测量电阻丝直径d时,螺旋测微器示数如图乙所示,则d=________mm;
②实验中电流表应选择______(填“A1”或“A2”);
③用记录的多组电阻箱的阻值R和对应的接入电路中电阻丝长度L的数据,绘出了如图丙所示的R–L关系图线,图线在R轴的截距为R0,在L轴的截距为L0,再结合测出的电阻丝直径d,写出电阻丝的电阻率表达式ρ=________(用给定的物理量符号和已知常数表示)。
④本实验中,电流表的内阻对电阻率的测量结果________影响(填“有”或“无”)。
分)(如图所示,是甲同学“探究小车加速度与力的关系”的实验装置,他将光电门固定在轨道上的B点,用不同重物通过细线拉同一辆小车,每次小车都从同一位置A由静止释放。
①若测出遮光条的宽度,某次实验由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间
,则小车经过光电门时的速度大小为m/s。
②实验中,重物的质量m与小车的质量M间满足关系时,细线对小车的拉力近似等于重物的重力。
③测出多组重物的质量m和对应遮光条通过光电门的时间∆t,并算出相应小车经过光电门时的速度v。用描点作图法作出v2—m图象如图所示,图象不通过坐标原点的原因是。