如图所示为“探究加速度与物体受力的关系”的实验装置图。图中A为小车,质量为m1,连接在小车后面的纸带穿过电火花打点计时器B,它们均置于水平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板上,p的质量为m2 , C为弹簧测力计,实验时改变p的质量,读出测力计不同读数F,不计绳与滑轮的摩擦。
(1)电火花打点计时器工作电压为 流(选填“交、直”) V
(2)下列说法正确的是( )
A.一端带有定滑轮的长木板必须保持水平 |
B.实验时应先接通电源后释放小车 |
C.实验中m2应远小于m1 |
D.测力计的读数始终为 m2g/2 |
(3)下图为某次实验得到的纸带,纸带上标出了所选的四个计数点之间的距离,相邻计数点间还有四个点没有画出。由此可求得小车的加速度的大小是 m/s2。(交流电的频率为50Hz,结果保留二位有效数字)
(4)实验时,某同学由于疏忽,遗漏了平衡摩擦力这一步骤,他测量得到的a F图像,可能是下图中的图线( )
某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”,如图16,他们将拉力传感器固定在小车上,用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连,用拉力传感器记录小车受到拉力的大小。在水平桌面上相距50.0cm的A、B两点各安装一个速度传感器记录小车通过A、B时的速度大小。小车中可以放置砝码。
(1)实验主要步骤如下:
①测量小车和拉力传感器的总质量M1,把细线的一端固定在拉力传感器上另一端通过定滑轮与钩码相连,正确连接所需电路
②将小车停在C点,然后释放小车,小车在细线拉动下运动,记录()
细线拉力及小车通过A、B时的速度
钩码的质量和小车的质量
C、钩码的质量及小车通过A、B时的速度
D、小车的质量和细线的长度
③在小车中增加砝码,或减少砝码,重复②的操作。
(2)表1是他们测得的一组数据,其中M是M1与小车中砝码质量m之和,|v22-v21| 是两个速度传感器记录速度的平方差,可以据此计算出动能变化量△E,F是拉力传感器受到的拉力,W是F在A、B间所作的功。表格中△E3=__________,W3=________.(结果保留三位有效数字)
表1 数据记录表
次数 |
M/kg |
|v22-v21| /(m/s)2 |
△E/J |
F/N |
W/J |
1 |
0.500 |
0.760 |
0.190 |
0.400 |
0.200 |
2 |
0.500 |
1.65 |
0.413 |
0.840 |
0.420 |
3 |
0.500 |
2.40 |
△E3 |
1.220 |
W3 |
4 |
1.000 |
2.40 |
1.20 |
2.420 |
1.21 |
5 |
1.000 |
2.84 |
1.42 |
2.860 |
1.43 |
(3)根据表1提供的数据,请在方格纸上作出△E-W图线
为探究物体在下落过程中机械能是否守恒,某同学采用实验装置如图甲所示.
(1)其设计方案如下:让质量为m的立方体小铁块从开始端自由下落,开始端至光电门的高度差为h,则此过程中小铁块重力势能的减少量为 ;测出小铁块通过光电门时的速度v,则此过程中小铁块动能增加量为;比较这两个量之间的关系就可得出此过程中机械能是否守恒.(已知当地重力加速度大小为g)
(2)具体操作步骤如下:
A.用天平测定小铁块的质量m;
B.用游标卡尺测出立方体小铁块的边长d;
C.用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离h();
D.电磁铁先通电(电源未画出),让小铁块吸在开始端;
E.断开电源,让小铁块自由下落;
F.计时装置记录小铁块经过光电门所用时间为t,计算出相应速度v;
G.改变光电门的位置,重复C、D、E、F等步骤,得到七组(hi,)数据;
H.将七组数据在坐标系中找到对应的坐标点,拟合得到如图乙所示直线.
上述操作中有一步骤可以省略,你认为是(填步骤前的字母);计算小铁块经过光电门的速度表达式v=.
(3)若图线满足条件,则可判断小铁块在下落过程中机械能守恒.
用如图(甲)所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的电源为学生电源,输出电压为6V的交流电和直流电两种,重锤从高处由静止开始落下,重锤从拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点,对纸带上的点的痕迹进行测量,即可验证机械能定恒定律。
(1)下面列举了该实验的几个操作步骤:
A.按照图示的装置安装器件;
B.将打点计时器接到电源的直流输出端上;
C.用天平测量出重锤的质量;
D.调整错误后,再接通电源开关,释放悬挂纸带的夹子,打出一条纸带;
E.测量打出的纸带上某些点之间的距离;
F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能.
指出其中没有必要进行的步骤是 ▲;操作错误的步骤是 ▲。
(2)如图(乙)所示,根据打出的纸带,选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E,测出A点距起始点O的距离为s0,点A、C间的距离为s1,点C、E间的距离为s2,使用交流电的频率为f,已知重锤的质量为m,当地的重力加速度为g,则起始点O到打下C点的过程中,重锤重力势能的减少量为△EP= ▲,重锤动能的增加量为△EK= ▲。利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值,则根据这些条件和数据计算重锤下落的加速度a的表达式:a= ▲。
如图(甲) 所示的实验装置,可用于探究力对静止物体做功与物体获得速度的关系。
(1)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,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
(2)关于橡皮筋做功,下列说法正确的是 ▲。
A.橡皮筋做的功可以直接测量
B.通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加
C.橡皮筋在小车运动的全程中始终做功
D.把橡皮筋拉伸为原来的两倍,橡皮筋做功也增加为原来的两倍
(3)若木板水平放置,小车在两条橡皮筋作用下运动,当小车速度最大时,关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置,下列说法正确的是 ▲。
A.橡皮筋处于原长状态 B.橡皮筋仍处于伸长状态
C.小车在两个铁钉的连线处 D.小车未过两个铁钉的连线
(4)在正确操作情况下,打在纸带上的点,并不都是均匀的,为了测量小车获得的速度,应选用纸带的 ▲部分进行测量,如图(乙)所示;
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见计时
仪器,每个光电门都是由激光发射和接收装置组成。当有物体从光电门通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间。现利用如图所示装置设计一个“探究物体运动的加速度与合外力、质量关系”的实验,图中NQ是水平桌面、PQ是一端带有滑轮的长木板,1、2是固定在木板上间距为L的两个光电门(与之连接的两个光电计时器没有画出)。可以装载钩码的小车上固定着用于挡光的窄片K,让小车从木板的顶端滑下,光电门各自连接的计时器显示窄片K的挡光时间分别为t1和t2。
(1)该实验中,在改变小车的质量M或沙桶的总质量m时,始终要保持M>>m,这样做的目的是 。
(2)在某次测量中,窄片K的宽度d=8.00×10-3m(已知L>>d),光电门1、2各自连接
的计时器显示的挡光时间分别为t1=4.0×10-2s,t2=2.0×10-2s;用米尺测量两光电门的间
距为L=0.40m,则小车的加速度大小a=m/s2。