利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置如图所示,水平桌面上固定一倾
斜的气垫导轨;导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块,其总质量为M,左端由跨
过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的小球相连;遮光片两条长边与导轨垂直;导轨上B点有一光电门,可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t,用d表示A点到光电门B处的距离, b表示遮光片的宽度,将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度,实验时滑块在A处由静止开始运动。
⑴用游标卡尺测量遮光条的宽度b,结果如图所示,由此读出b=mm;
⑵滑块通过B点的瞬时速度可表示为;
⑶某次实验测得倾角,重力加速度用g表示,滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量可表示为ΔEk=,系统的重力势能减少量可表示为ΔEp=,在误差允许的范围内,若ΔEk = ΔEp则可认为系统的机械能守恒;
⑷在上次实验中,某同学改变A、B间的距离,作出的图象如图所示,并测得M=m,则重力加速度g=m/s2。
某同学想在家里做“用单摆测定重力加速度”的实验,但没有合适的摆球,他找到了一块大小约为3cm、外形不规则的大理石代替小球.他设计的实验步骤如下:
A.将石块和细尼龙线系好,结点为M,将尼龙线的上端固定于O点,如图所示; |
B.用刻度尺测量OM间尼龙线的长度L作为摆长; |
C.将石块拉开一个大约α=5°的角度,然后由静止释放; |
D.从摆球摆到最高点时开始计时,测出30次全振动的总时间t,由T=得出周期; |
E.改变OM间尼龙线的长度再做几次实验,记下每次相应的L和T;
F.求出多次实验中测得的L和T的平均值,作为计算时用的数据,代入公式g=()2L,求出重力加速度g.
(1)该同学以上实验步骤中有重大错误的是_______.(填选项前的序号)
(2)该同学用OM的长作为摆长,这样做引起的系统误差将使重力加速度的测量值比真实值__________(填“偏大”或“偏小”).
(3)用什么方法可以解决摆长无法准确测量的困难?
(1)如图所示,在“用双缝干涉测光的波长”实验中,光具座上放置的光学元件依次为①光源、②______、③______、④______、⑤遮光筒、⑥光屏。对于某种单色光,为增加相邻亮纹(暗纹)间的距离,可采取_____的方法。(从以下选项中选择)
A.去掉遮光片 |
B.增加单缝到双缝之间的距离 |
C.增加双缝到光屏之间的距离 |
D.选用双缝间距更小的双缝 |
(2)如果将灯泡换成激光光源,该实验照样可以完成,这时可以去掉的部件是 (填数字代号);
(3)如图乙所示,移动测量头上的手轮,使分划板的中心刻线对准第1条亮纹的中心,记下此时手轮上螺旋测微器的读数x1。转动测量头,使分划板的中心刻度向右移动对准第4条亮纹的中心,此时手轮上螺旋测微器的读数x2如图丙所示。如果已经量得双缝的间距是0.30mm、双缝和光屏之间的距离是900mm,x1=0.800mm则待测光的波长是 m (取三位有效数字)。
某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ。步骤如下:
(1)用游标为20分度的卡尺测量其长度如图,由图可知其长度为L= mm;
(2)用螺旋测微器测量其直径如右上图,由图可知其直径为D= mm;
(3)用多用电表的电阻“×10”挡,按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻,表盘的示数如图,则该电阻的阻值约为R= Ω。
(4)该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R,现有的器材及其代号和规格如下:
待测圆柱体电阻R
电流表A1(量程0~4mA,内阻约50Ω);电流表A2(量程0~10mA,内阻约30Ω)
电压表V1(量程0~3V,内阻约10kΩ);电压表V2(量程0~15V,内阻约25kΩ)
直流电源E(电动势4V,内阻不计);
滑动变阻器R1(阻值范围0~15Ω,允许通过的最大电流2.0A)
滑动变阻器R2(阻值范围0~2kΩ,允许通过的最大电流0.5A)
开关S 、导线若干
为使实验误差较小,要求测得多组数据进行分析,请在右框中画出测量的电路图,并标明所用器材的代号。
(5)根据你设计的测量电路,在右图中用实线连接好电路。
(6)圆柱体材料的电阻率表达式为ρ= 。(用所测量的量字母表达)
某同学把带铁夹的铁架台、电火花计时器、纸带、质量为的重物甲和质量为
的重物乙(
)等器材组装成如图所示的实验装置,以此研究系统机械能守恒定律。此外还准备了天平(砝码)、毫米刻度尺、导线等。
(1)实验中得到一条比较理想的纸带,先记下第一个点的位置。然后选取
、
、
、
四个相邻的计数点,相邻计数点间还有四个点未画出。分别测量出
、
、
、
到
点的距离分别为
、
、
、
。已知打点计时器使用交流电的频率为
。重物甲下落的加速度
。(计算结果保留2位有效数字)
(2)若当地的重力加速度为,系统从
运动到
的过程中,只要满足关系式 ,则表明系统机械能守恒。(用给出物理量的符号表示)
某同学设计了一个研究平抛运动的实验装置,如图。在水平桌面上放置一个斜面,让钢球从斜面上由静止滚下,钢球滚过桌边后便做平抛运动。在钢球抛出后经过的地方放置一块水平木板,木板由支架固定成水平,木板所在高度可通过竖直标尺读出,木板可以上下自由调节。在木板上固定一张白纸。该同学在完成装置安装后进行了如下步骤的实验:
A.实验前在白纸上画一条直线,并在线上标出![]() ![]() ![]() ![]() |
B.让钢球从斜面上的某一位置由静止滚下,调节木板高度,使得钢球正好击中![]() ![]() |
C.让钢球从斜面上的同一位置由静止滚下,调节木板高度,使得钢球正好击中![]() ![]() |
D.让钢球从斜面上的同一位置由静止滚下,调节木板高度,使得钢球正好击中![]() ![]() |
则该同学由上述测量结果即可粗测出钢球的平抛初速度大小
,钢球击中
点时其竖直分速度大小为
。已知钢球的重力加速度为
,空气阻力不计。