(1)某同学得用气垫导轨和数字计数器探究弹簧的弹性势能与形变量的关系。如图所示,气垫导轨上有很多小孔,气泵输入压缩空气,从小孔中喷出,会使质量为滑块与导轨间有一层薄的空气,使二者不接触从而减小阻力,一端固定有轻弹簧滑块在导轨上滑行,当通过数字计数器时,遮光片档住光源,与光敏管相连的电子电路就会记录遮光时间
。
①接通气泵,调节气垫导轨左端高度,轻推滑块,使其刚好能够匀速运动,说明气垫导轨已调节水平。
②使用10分度的游标卡尺,测量滑块上遮片的宽度如图乙所示,其宽度为 cm。
③压缩弹簧并记录压缩量。
④释放滑块,滑块离开弹簧后通过数字计时器显示时间。
⑤多次重复步骤③和④,将数据记录在表格中,并计算出滑块相应的速度。表格中弹簧压缩4.00cm时,其物块速度 m/s(保留三位有效数字)。
⑥从表格中的数据可以得出(在误差允许的范围内)弹簧的压缩量与物块的速度 。
⑦由机械守恒定律可知滑块的动能等于释放滑块时弹簧的弹性势能。
⑧由以上分析可得出弹簧的弹性势能与弹簧的压缩量关系表达式为 ,
其中各符号代表的物理意义 。
(2)某课外活动小组自制了一台称重电子秤,其原理结构如图甲图所示,R0为定值电阻;R是压敏电阻,其阻值随所受压力F的变化而变化,变化范围大约为几欧到几十欧,通过电压表的读数可以知道压力大小。若要想电子秤正常工作,首先通过实验探究压敏电阻阻值和F大小的关系,于是课外小组又设计了如图乙所示的探究压敏电阻阻值和F大小的关系的实验电路。图乙电路中由下列主要实验器材进行选择:
A.电源E(3V,内阻忽略不计) |
B.电流表A1(0.3A,内阻r1=10Ω) |
C.电流表A2(0.6A,内阻约为1Ω) |
D.电压表V(15V,内阻约为5kΩ) |
E.开关S,定值电阻R1
①为了比较准确测量电阻R,请完成图乙虚线框里两块表的选择(填电表代号)。
②图乙中,在电阻R上施加竖直向下的力F,闭合开关S,记录各个电表读数,得出R= ,表达式中需要测量的各字母的物理意义为
。
③图乙所示电路中,改变力的大小,得到不同的R值,得到如图丙所示的R—F图象,写出R和F的关系式R= 。
④若甲图所示的电路中,在压敏电阻R上水平放置一个重力为1.0N的托盘,在托盘上放一重物,电源电动势E=9.0V,电源内阻r=1.0Ω,R0=5.0Ω,闭合开关,电压表示数为5.0V,则重物的重量为 N。
以下是一些实验的描述,其中说法正确的是
A.在“验证机械能守恒定律”的实验中,必须由![]() |
B.在“验证力的平行四边形定则”实验中,两细线必须等长 |
C.在“探究力做功与速度的变化关系”实验中,需要平衡摩擦力 |
D.在“探究弹簧弹力和弹簧伸长关系”的实验中,作出弹力和弹簧长度的图象也能求出弹簧的劲度系数 |
某同学采用半径R=25 cm的1/4圆弧轨道做平抛运动实验,其部分实验装置示意图如图甲所示。实验中,通过调整使出口末端B的切线水平后,让小球从圆弧顶端的A点由静止释放。图乙是小球做平抛运动的闪光照片,照片中的每个正方形小格的边长代表的实际长度为4.85cm。己知闪光频率是10Hz。则根据上述的信息可知:
①小球到达轨道最低点B时的速度大小vB=________m/s,小球在D点时的竖直速度大小vDy=________m/s,当地的重力加速度 g=________m/s2;(结果均保留3位有效数字)
②小球在圆弧槽轨道上是否受到了摩擦力:____(填“受到”、“未受到”或“条件不足,无法确定”)。
橡皮筋也像弹簧一样,在弹性限度内,伸长量x与弹力F成正比,即F=kx,k的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L、横截面积S有关。理论和实践都表明k=YS/L,其中Y是一个由材料决定的常数,材料力学中称之为杨氏模量
(1)在国际单位制中,杨氏模量Y的单位应该是()
A.N | B.m | C.N/m | D.Pa |
(2)有一段横截面为圆形的橡皮筋,应用如图(a)所示的实验装置,可以测量出
它的杨氏模量Y的值.首先利用测量工具a测得橡皮筋的长度L="20.00" cm,利用测量工具b测得橡皮筋未受到拉力时的直径D=4.000mm,那么测量工具a和b应分别为__________________、_____________。
(3)用如图(a)所示的装置就可以测量出这种橡皮筋的Y值,表中为橡皮筋受到的拉力F与伸长量x的实验记录,已在图(b)中作出F-x的图象。
拉力F(N) |
5.0 |
10.0 |
15.0 |
20.0 |
25.0 |
伸长量x(cm) |
1.60 |
3.20 |
4.80 |
6.40 |
8.00 |
由以上实验可求出该橡皮筋的Y值为_____________________(保留一位有效数字)
某研究小组为测量一个遥控电动小车的额定功率,如图13进行了如下实验:
①用天平测出电动小车的质量为0.4kg;
②将电动小车、纸带和打点计时器按如图13所示安装;
③接通打点计时器(其打点周期为0.02s);
④使电动小车以额定功率加速运动,达到最大速度一段时间后关闭小车电源,待小车静止时再关闭打点计时器(设小车在整个过程中小车与纸带所受的阻力恒定).在上述过程中,打点计时器在纸带上所打的部分点迹如图14所示(已知纸带左端与小车相连).
请分析纸带数据,回答下列问题:
(1)电动小车运动的最大速度为____________________m/s。
(2)电动小车关闭电源后加速度大小为____________________m/s2。
(3)电动小车的额定功率为__________W。
(本题中各小题计算结果均保留三位有效数字)
某班举行了一次物理实验操作技能比赛,其中一项比赛为用规定的电学元件设计合理的电路图,并能较准确的测量若干个由几节电池组成的电池组(均密封,只引出正负电极)的电动势及其内阻。给定的器材如下:
A.电流表G(满偏电流10mA,内阻10Ω)
B.电流表A(0~0.6A,内阻未知)
C.滑动变阻器R0(0~100Ω,1A)
D.定值电阻R(阻值990Ω)
E.开关与导线若干
小刘同学用提供的实验器材,设计了如图甲所示的电路。
其他同学根据上述设计的实验电路利用测出的数据绘出的I1-I2图线(I1为电流表G的示数,I2为电流表A的示数),则由图线可以得到被测电池的电动势E=V,内阻r=Ω。