某校两个课外活动小组分别用以下两种方法来验证机械能守恒定律。请阅读下列两段材料,完成后面问题。
第1小组:利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律。图所示所标数据为实际距离,t0时刻刚好对应抛出点,该小组同学通过计算得到不同时刻的速度和速度的平方值如下表,当他们要计算重力势能的改变量时,发现不知道当地重力加速度,请你根据实验数据,按照下列要求计算出重力加速度。
时刻 |
t1 |
t2 |
t3 |
t4 |
t5 |
速度v(m/s) |
4.52 |
4.04 |
3.56 |
3.08 |
2.60 |
v2(m2/s2) |
20.43 |
16.32 |
12.67 |
9.49 |
6.76 |
(1)在所给的坐标纸上作出v2—h图象;
(2)分析说明,图象斜率的绝对值表示的物理意义是:_______________________;
(3)由图象求得的重力加速度是______m/s2(结果保留三位有效数字)。
第2小组:DIS实验是利用现代信息技术进行的实验。“用DIS研究机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示,小组同学在实验中利用小铁球从很光洁的曲面上滚下,选择DIS以图象方式显示实验的结果,所显示的图象如图乙所示。图象的横轴表示小球距d点(最低点)的高度h,纵轴表示小铁球的重力势能EP、动能Ek或机械能E。试回答下列问题:
(1)图乙的图象中,表示小球的重力势能EP、动能Ek、机械能E随小球距d点的高度h变化关系的图线分别是___________(按顺序填写相应图线所对应的文字);
(2)根据图乙所示的实验图象,可以得出的结论是:_____________________________。
用以下器材测量待测电阻RX的阻值
待测电阻RX,阻值约为100Ω ;
电源E,电动势约为6.0V,内阻可忽略不计;
电流表A1,量程为0~50mA,内电阻r1=20Ω;定值电阻R0,阻值R0=20Ω;
电流表A2,量程为0~300mA,内电阻r2约为4Ω;单刀单掷开关S,导线若干;
滑动变阻器R,最大阻值为10Ω;
①测量中要求两块电流表的读数都不小于其量程的,试画出测量电阻RX的实验电路原理图(原理图中的元件用题干中相应的英文字母标注)。
②若某次测量中电流表A1的示数为I1,电流表A2的示数为I2。则由已知量和测量量计算RX的表达式为RX =___________________
有一根细长而均匀的金属管线样品,长约为60cm,电阻大约为6Ω。横截面如图甲所示。
①用螺旋测微器测量金属管线的外径,示数如图乙所示,金属管线的外径为_________mm;
②现有如下器材
A.电流表(量程0.6A,内阻约0.1Ω)
B.电流表(量程3A,内阻约0.03Ω)
C.电压表(量程3V,内阻约3kΩ)
D.滑动变阻器(1750Ω,0.3 A)
E.滑动变阻器(15Ω,3A)
F.蓄电池(6V,内阻很小)
G.开关一个,带夹子的导线若干
要进一步精确测量金属管线样品的阻值,电流表应选,滑动变阻器应选。(只填代号字母)。
③请将图丙所示的实际测量电路补充完整。
④已知金属管线样品材料的电阻率为r,通过多次测量得出金属管线的电阻为R,金属管线的外径为d,要想求得金属管线内形状不规则的中空部分的截面积S,在前面实验的基础上,还需要测量的物理量是(所测物理量用字母表示并用文字说明)。计算中空部分截面积的表达式为S=。
“探究动能定理”的实验装置如图甲所示,当小车在两条橡皮筋作用下弹出时,橡皮筋对小车做的功记为W0。当用4条、6条、8条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、第4次……实验时,橡皮筋对小车做的功记为2W0、3W0、4W0……,每次实验中由静止弹出的小车获得的最大速度可由打点计时器所打的纸带测出。
①关于该实验,下列说法正确的是。
A.打点计时器可以用直流电源供电,电压为4~6V
B.实验中使用的若干根橡皮筋的原长可以不相等
C.每次实验中应使小车从同一位置由静止弹出
D.利用每次测出的小车最大速度vm和橡皮筋做的功W,依次做出W-vm、W-vm2、W-vm3、W2-vm、W3-vm……的图象,直到找出合力做功与物体速度变化的关系。
②图乙给出了某次在正确操作情况下打出的纸带,从中截取了测量物体最大速度所用的一段纸带,测得O点到A、B、C、D、E各点的距离分别为OA=5.65cm,OB=7.12cm,OC=8.78cm,OD=10.40cm,OE=11.91cm,。已知相邻两点打点时间间隔为0.02s,则小车获得的最大速度vm=m/s。
实验题(2小题,共18分)
(1)如图所示,是用落体法验证机械能守恒定律的实验装置,请回答下列问题:
①从下列器材中选出实验所必须的,其编号为。
A.打点计时器(含纸带); | B.重锤 ; | C.天平; | D.毫米刻度尺 ; |
E.秒表。
②实验中产生系统误差的主要原因是纸带通过打点计时器时的摩擦阻力,
使重锤获得的动能往往它所减小的重力势能(填大于、小于或等于)。
③如果以为纵轴,以h为横轴,根据实验数据绘出
图线是一条通过坐标原点的倾斜直线,该线的斜率是。
⑵某同学通过连接下图(a)实验器材来描绘额定电压为2.0V,额定功率为1.0W的小灯泡L的U—I图线(要求L的电流从零开始).其中电源的电动势为3V。
①该同学有两条连线是错误的,请在图(a)中对错线打“×”,并画出正确连线。
②他根据实验数据,计算并描绘出U-I的图象如图(b)所示。由图象可知,当所加电压为0.8V时,灯丝电阻为_______Ω,灯泡实际消耗的电功率为________W;而由此图可知小灯泡L的电阻随着电压的增大而 。(计算结果保留二位有效数字)
某课外研究小组为了制作一种传感器,需要选用一电器元件.图甲为该电器元件的伏安特性曲线,有同学对其提出质疑,先需进一步验证该伏安特性曲线,实验室备有下列器材:
器材(代号)规格
电流表(A1)量程0~50mA,内阻约为50Ω
电流表(A2)量程0~200mA,内阻约为10Ω
电压表(V1)量程0~3V,内阻约为10kΩ
电压表(V2)量程0~15V,内阻约为25kΩ
滑动变阻器(R1)阻值范围0~15Ω,允许最大电流1A
滑动变阻器(R2)阻值范围0~1kΩ,允许最大电流100mA
直流电源(E)输出电压6V,内阻不计
开关(S)导线若干
(1)为提高实验结果的准确程度,电流表应选用;电压表应选用;滑动变阻器应选用.(以上均填器材代号)
(2)为达到上述目的,请在图乙所示的虚线框内画出正确的实验电路原理图,并标明所用器材的代号.
(3)若发现实验测得的伏安特性曲线与图中曲线完全吻合,则该元件的电阻阻值随电压的增大而(选填“增大”、“减小”或“不变”),当该电器元件两端电压U=2.0V时元件消耗的电功率为W.