做“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中,取下一段纸带研究其运动情况,如图所示。设0点为计数的起点,两计数点之间的时间间隔为0.1s,则第一个计数点与起始点的距离x1为_______cm,打第一个计数点时的瞬时速度为_______cm/s,物体的加速度大小为_________m/s2。
(1)像打点计时器一样,光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器,其结构如图甲所示,a、b分别是光电门的激光发射和接收装置,当有物体从a、b间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间(从运动物块开始挡住ab间光线至结束的时间).现利用如图乙所示装置测量滑块和长1m左右的木板间的动摩擦因数μ.。图中MN是水平桌面,Q是木板与桌面的接触点,1和2是固定在木板上适当位置的两个光电门,与之连接的两个光电计时器没有在1和2位置画出。此外在木板顶端的P点还悬挂着一个铅锤,让滑块从木板的顶端滑下,光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为t1=5.0×10-2s和t2=2.0×10-2s。用螺旋测微器测量小滑块的宽度d,如图丙所示.
①由图丙读出滑块的宽度d=mm;
②滑块通过光电门1的瞬时速度v1的表达式为,滑动通过光电门2的速度v2的表达式为(用字母d、t1、t2表示);
③若仅提供一把米尺,已知当地的重力加速为g,为完成测量,除了研究v1、v2和两个光电门之间的距离L外,还需测量的物理量是
(说明各物理量的意义及字母);
④写出用③中各量求解动摩擦因数的表达式(用字母表示)。
(2)有一根很细的均匀空心金属管,管长约50cm、电阻约为15,现需测定它的内径d,但因其内径较小,无法用游标卡尺直接测量。已知这种金属的电阻率为
。实验室中可以提供下列器材:
A.毫米刻度尺;
B.螺旋测微器;
C.电流表(量程300mA,内阻约1);
D.电流表(量程3A,内阻约0.1);
E.电压表(量程3V,内阻约6k):
F.滑动变阻器(最大阻值lk,额定电流0.5A);
G.滑动变阻器(最大阻值5,额定电流2A);
H.蓄电池(电动势6V,内阻0.05);
J.开关一个及带夹子的导线若干。
请设计一个实验方案,要求实验误差尽可能小,并能测出多组数据,便于调节。回答下列问题:
①实验中应测物理量的名称及符号是;
②电流表应选择,滑动变阻器应选择;(填字母代号)
③请你设计一个电路图将其画在上面的方框中;
④用测得的物理量、已知量的字母写出计算金属管内径的表达式为
=。
在“利用单摆测重力加速度”的实验中。
(1)以下的做法中正确的是
A.测量摆长的方法:用刻度尺量出从悬点到摆球间的细线的长 |
B.测量周期时,从小球到达最大振幅位置开始计时,摆球完成50次全振动时,及时截止,然后求出完成一 次全振动的时间 |
C.要保证单摆自始自终在同一竖直面内摆动; |
D.单摆振动时,应注意使它的偏角开始时不能小于10°; |
(2)某同学先用米尺测得摆线长为97.43cm,用卡尺测得摆球直径如上图所示为cm,则单摆的摆长为cm;然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间如上图所示为s。则单摆的周期为s;当地的重力加速度为g=m/s2.
(3)下表是另一同学在实验中获得的有关数据
摆长L(m) |
0.5 |
0.6 |
0.8 |
1.1 |
周期平方T2(s2) |
2.2 |
2.4 |
3.2 |
4.2 |
①利用上述数据,在坐标图中描出L—T2图象
②利用图象,求出的重力加速度为g=m/s2
(4)实验中,如果摆球密度不均匀,无法确定重心位置,一位同学设计了一个巧妙的方法不计摆球的半径。具体作法如下:第一次量得悬线长L1,测得振动周期为T1;第二次量得悬线长L2,测得振动周期为T2,由此可推得重力加速度为g=。
在某次“验证机械能守恒定律”的实验中,质量m的重锤自由下落,在纸带上打出一系列点,我们选择纸带的依据是,且。上图是一条已选出的纸带,可知纸带的端与重锤相连。已知相邻记数点的时间间隔为0.02s,则打点计时器打下B点时,重锤的速度大小 vB=m/s。从起点P到打下计数点B的过程中,重锤的重力势能的减小量△Ep=J,此过程中重锤动能的增加量△Ek=J;此实验结论是;实际的△Ek△Ep的原因是。(结果保留2位有有效数字)
在“研究匀变速直线运动”的实验中,打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz,记录小车运动的纸带如图所示,在纸带上选择6个计数点A、B、C、D、E、F,相邻两计数点之间还有四个点未画出,各点到A点的距离依次是
2.0 cm、5.0 cm、9.0 cm、14.0 cm、20.0 cm.
(1)根据学过的知识可以求出小车在B点的速度为
vB=m/s,CE间的平均速度m/s;
(2)以打B点时为计时起点,建立v-t坐标系如图所示,请在图中作出小车运动的速度与时间的关系图线;
(3)根据图线可得小车运动的加速度为m/s2.(保留两位有效数字)
某同学用如左图所示装置测量重力加速度g,所用交流电频率为50 Hz.在所选纸带上取某点为0号计数点,然后每3个点取一个计数点,所有测量数据及其标记符号如右图所示.
该同学用两种方法处理数据(T为相邻两计数点的时间间隔):
方法A:由g1=,g2=
,……,g5=
,取平均值
="8.667" m/s2;
方法B:由g1=,g2=
,g3=
,取平均值
="8.673" m/s2.
从数据处理方法看,在s1、s2、s3、s4、s5、s6中对实验结果起作用的,
方法A中有;方法B中有.因此,选择方法(A或B)更合理,这样可以减少实验的(系统或偶然)误差.本实验误差的主要来源有(试举出两条).