某实验小组采用如图所示的装置研究“小车运动变化规律”。打点计时器工作频率为50Hz。
实验的部分步骤如下:
a.将木板的左端垫起,以平衡小车的摩擦力;
b.在小车中放入砝码,纸带穿过打点计时器,连在小车后端,用细线连接小车和钩码;
c.将小车停在打点计时器附近,接通电源,释放小车,小车拖动纸带,打点计时器在纸带上打下一系列的点,断开电源;
d.改变钩码或小车中砝码的质量,更换纸带,重复b、c的操作。
(1)设钩码质量为m1、砝码和小车总质量为m2,重力加速度为g,则小车的加速度为:a=(用题中所给字母表示);
(2)下图是某次实验中得到的一条纸带,在纸带上取计数点O、A、B、C、D和E,用最小刻度是毫米的刻度尺进行测量,读出各计数点对应的刻度x,通过计算得到各计数点到O的距离s以及对应时刻小车的瞬时速度v。请将C点对应的测量xC值和计算速度vC值填在下表中的相应位置。
计数点 |
x/cm |
s/cm |
v/(m·s-1) |
O |
1.00 |
|
0.30 |
A |
2.34 |
1.34 |
0.38 |
B |
4.04 |
3.04 |
0.46 |
C |
|
5.00 |
|
D |
8.33 |
7.33 |
0.61 |
E |
10.90 |
9.90 |
0.70 |
(3)实验小组通过绘制Δv2-s图线来分析运动规律(其中Δv2=v2-v02,v是各计数点对应时刻小车的瞬时速度,v0是O点对应时刻小车的瞬时速度)。他们根据实验数据在图中标出了O、A、B、D、E对应的坐标点,请你在该图中标出计数点C对应的坐标点,并画出Δv2-s图线。
(4)实验小组绘制的Δv2-s图线的斜率k =(用题中所给字母表示),若发现该斜率大于理论值,其原因可能是。
在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,除有一标有“6 V,1.5 W”的小灯泡、导线和开关外,还有:
A.直流电源6 V(内阻不计) |
B.直流电流表0~3 A(内阻0.1 Ω以下) |
C.直流电流表0~300 mA(内阻约为5 Ω) |
D.直流电压表0~10 V(内阻约为15 kΩ) |
E.滑动变阻器10 Ω,2 A
F.滑动变阻器1 kΩ,0.5 A
实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能进行多次测量.
(1)实验中电流表应选用________,滑动变阻器应选用________(均用序号表示).(2)在方框内画出实验电路图.
![]() |
(3)试将图所示器材连成实验电路.
.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中备有下列器材:
A.小灯泡(3.8 V,1.5 W)
B.直流电源(电动势4.5 V,内阻约0.4 Ω)
C.电流表(量程0~500 mA,内阻约0.5 Ω)
D.电压表(量程0~5 V,内阻约5000 Ω)
E.滑动变阻器R1(0~5 Ω,额定电流2 A)
F.滑动变阻器R2(0~50 Ω,额定电流1 A)
G.开关一个,导线若干
如果既要满足测量要求,又要使测量误差较小,应选择如图所示的四个电路
中的________,应选用的滑动变阻器是________.
(13分) “探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图13
所示.
图13
(1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中,打出了一条纸带如图14所示.计时器打点
的时间间隔为0.02 s.从比较清晰的点起,每5个点取一个计数点,量出相邻计数点之
间的距离.该小车的加速度a=______m/s2.(结果保留两位有效数字)
图14
(2)平衡摩擦力后,将5个相同的砝码都放在小车上.挂上砝码盘,然后每次从小车上取
一个砝码添加到砝码盘中,测量小车的加速度.小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力
F的实验数据如下表:
砝码盘中砝 码总重力F(N) |
0.196 |
0.392 |
0.588 |
0.784 |
0.980 |
加速度a(m·s-2) |
0.69 |
1.18 |
1.66 |
2.18 |
2.70 |
请根据实验数据在图15中作出a-F的关系图象.
图15
(3)根据提供的实验数据作出的a-F图线不通过原点.请说明主要原因.
(5分)如图12所示为“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验中用打点计
时器打出的一条较理想的纸带,纸带上A、B、C、D、E、F、G为七个相邻的计数点,
相邻计数点间的时间间隔是0.1 s,距离如图,单位是cm,小车的加速度是________m/s2.
图12
如图实所示的实验装置可以探究加速度与物体质量、物体受力的关系.小车上固定一个盒子,盒子内盛有沙子.沙桶的总质量(包括桶以及桶内沙子质量)记为m,小车的总质量(包括车、盒子及盒内沙子质量)记为M.
图实-3-12
(1)验证在质量不变的情况下,加速度与合外力成正比:从盒子中取出一些沙子,装入沙桶中,称量并记录沙桶的总重力mg,将该力视为合外力F,对应的加速度a则从打下的纸带中计算得出.多次改变合外力F的大小,每次都会得到一个相应的加速度.本次实验中,桶内的沙子取自小车中,故系统的总质量不变.以合外力F为横轴,以加速度a为纵轴,画出a-F图象,图象是一条过原点的直线.
①a-F图象斜率的物理意义是________________________________________.
②你认为把沙桶的总重力mg当作合外力F是否合理?
答:________.(填“合理”或“不合理”)
③本次实验中,是否应该满足M≫m这样的条件?
答:________(填“是”或“否”);
理由是_____________________________________________________________.
(2)验证在合外力不变的情况下,加速度与质量成反比:保持桶内沙子质量m不变,在盒子内添加或去掉一些沙子,验证加速度与质量的关系.本次实验中,桶内的沙子总质量不变,故系统所受的合外力不变.
用图象法处理数据时,以加速度a为纵横,应该以______倒数为横轴.