(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。
当物体从高空下落时,空气阻力会随物体的速度增大而增大,因此经过下落一段距离后将匀速下落,这个速度称为此物体下落的终极速度。探究小组研究发现,在相同环境条件下,球形物体的终极速度仅与球的半径和质量有关。下表是某次研究的实验数据:
小球编号 |
A |
B |
C |
D |
E |
小球的半径(×10-3m) |
0.5 |
0.5 |
1.5 |
2 |
2.5 |
小球的质量(×10-6kg) |
2 |
5 |
45 |
40 |
100 |
小球的终极速度(m/s) |
16 |
40 |
40 |
20 |
32 |
根据以上数据分析,他们得出如下结论,你认为正确的是()
A.小球下落达终极速度时,小球受力处于平衡状态
B.比较A、B可得:当小球半径相同时,终极速度与小球质量成正比
C.比较B、C可得:当小球运动达终极速度时,所受阻力与小球半径的平方成正比
D.比较C、E可得:小球质量越大,所受阻力越小
在“探究自由落体运动规律”的实验中,取一带有纸带的重锤从高处释放。已知电磁打点计时器使用的交流电的频率为50赫兹,记录重锤运动的纸带如图所示。在纸带上选择标号为0~6的七个计数点,相邻两个计数点间还有1个打印点未画出,纸带旁边并排放着毫米刻度尺,如图所示。计数点1对应的刻度尺的读数为
,计数点3对应的刻度尺的读数为
;
下表是通过测量计算出的各计数点的速度,其中计数点2的瞬时速度为
(保留两位有效数字)
计数点 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
瞬时速度![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
根据表中数据在坐标纸上作出
图象;
根据图象求出物体的加速度为
。
某同学在做“研究匀变速直线运动”实验时,从打下的若干纸带中选出了如图所示的一条(每两点间还有4个点没有画出来),图中上部的数字为相邻两个计数点间的距离。打点计时器的电源频率为50Hz。
由图中已知数据计算:该匀变速直线运动的加速度的大小为a= m/s2,纸带上D点相对应的瞬时速度v="_________" m/s。(答案均要求保留3位有效数字)
在“研究匀变速直线运动的规律”实验中,小车拖纸带运动,打点计时器在纸带上打出一系列点,从中确定五个记数点,每相邻两个记数点间的时间间隔是0.1s,用米尺测量出的数据如图所示。则小车在C点的速度VC ="" m/s,小车运动的平均加速度a ="" m/s2.
某同学想要了解导线在质量相同时,电阻与截面积的关系,选取了材料相同、质量相等的5卷导线,进行了如下实验:用螺旋测微器测量某一导线的直径如图所示.读得直径d=__________ mm.
该同学经实验测量及相关计算得到如下数据:
电阻R(Ω) |
121.0 |
50.0 |
23.9 |
10.0 |
3.1 |
导线直径d(mm) |
0.801 |
0.999 |
1.201 |
1.494 |
1.998 |
导线截面积S(mm2) |
0.504 |
0.784 |
1.133 |
1.753 |
3.135 |
请你根据以上数据判断,该种导线的电阻R与截面积S应满足的关系.若导线的电阻率ρ=5.1×10-7 Ω·m,则表中阻值为3.1 Ω的导线长度l=________
m(结果保留两位有效数字).