如图所示为阿特武德机的示意图,它是早期测量重力加速度的器械,由英国数学家和物理学家阿特武德于1784年制成.他将质量同为M(已知量)的重物用绳连接后,放在光滑的轻质滑轮上,处于静止状态.再在一个重物上附加一质量为m的小重物,这时,由于小重物的重力会使系统做初速度为零的缓慢加速运动并测出加速度,完成一次实验后,换用不同质量的小重物,重复实验,测出不同m时系统的加速度.
(1)若选定如图左侧物块从静止开始下落的过程进行测量,则需要测量的物理量有____________
A.小重物的质量m
B.绳子的长度
C.重物下落的距离及下落这段距离所用的时间
(2)经过多次重复实验,得到多组a、m数据,作出-图象,如图乙所示,已知该图象斜率为k,纵轴截距为b,则可求出当地的重力加速度g=________,并可求出重物质量M=____________.
(3)若用该装置验证机械能守恒定律,已知从静止释放到下落的高度为h,此时速度为v,则对该过程验证的表达式为 。
如图甲所示的装置叫做阿特伍德机,是英国数学家和物理学家阿特伍德创制的一种著名力学实验装置,用来研究匀变速直线运动的规律.某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律,如图乙所示.
(1)实验时,该同学进行了如下操作:
①将质量均为M(A的含挡光片、B的含挂钩)的重物用绳连接后,跨放在定滑轮上,处于静止状态.测量出______________(填“A的上表面”、“A的下表面”或“挡光片中心”)到光电门中心的竖直距离h.
②在B的下端挂上质量为m的物块C,让系统(重物A、B以及物块C)中的物体由静止开始运动,光电门记录挡光片挡光的时间为Δt.
③测出挡光片的宽度d,计算有关物理量,验证机械能守恒定律.
(2)如果系统(重物A、B以及物块C)的机械能守恒,应满足的关系式为________ (已知重力加速度为g).
(3)引起该实验系统误差的原因有___________________________(写一条即可).
(4)验证实验结束后,该同学突发奇想:如果系统(重物A、B以及物块C)的机械能守恒,不断增大物块C的质量m,重物B的加速度a也将不断增大,那么a与m之间有怎样的定量关系?a随m增大会趋于一个什么值?请你帮该同学解决:
①写出a与m之间的关系式:__________________________(还要用到M和g).
②a的值会趋于________.
某同学通过实验研究小灯泡的电压与电流的关系,可用的器材如下:电源(电动势3V,内阻1Ω)、电键、滑动变阻器(最大阻值20Ω)、电压表、电流表、小灯泡、导线若干。
(1)实验中移动滑动变阻器滑片,得到了小灯泡的U-I图像如图a所示,则可知小灯泡的电阻随电压增大而_______________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)根据图a,在图b中把缺少的导线补全,连接成实验的电路(其中电流表和电压表分别测量小灯泡的电流和电压)
(3)若某次连接时,把AB间的导线误接在AC之间,合上电键,任意移动滑片发现都不能使小灯泡完全熄灭,则此时的电路中,小灯泡可能获得最小功率是_____________W(本小题若需要作图,可画在图中)
图a所示的实验装置验证牛顿第二定律:
(1)某同学通过实验得到如图b所示的a-F图像,造成这一结果的原因是:在平衡摩擦力时木板与水平桌面间的倾角____________(填“偏大”或“偏小”)
(2)该同学在平衡摩擦力后进行实验,实际小车在运动过程中所受的拉力_______砝码和盘的总重力(填“大于”、“小于”或“等于”),为了便于探究、减小误差。应使小车质量M与砝码和盘的总质量m满足_______的条件
(3)某同学得到如图c所示的纸带。已知打点计时器电源频率为50Hz。A.B.C.D.E、F、G是纸带上7个连续的点。由此可算出小车的加速度a=________(保留两位有效数字)
某同学对电阻丝的电阻与哪些因素有关进行了实验探究,现有如下器材:电源E(电动势为4V,内阻约为1Ω);电流表A1(量程5mA,内阻约为10Ω);
电流表A2(量程0.6A,内阻约为1Ω);电压表V1(量程3V,内阻约为l kΩ);
电压表V2(量程l5V,内阻约为3kΩ);滑动变阻器R1(阻值0~2Ω);
滑动变阻器R2(阻值0~20Ω);开关及导线若干。
他对电阻丝做了有关测量,数据如下表所示:
编号 |
金属丝直径D/mm |
金属丝直径的二次方D/mm2 |
金属丝长度L/cm |
电阻R/Ω |
1 |
0.280 |
0.0784 |
100.00 |
16.30 |
2 |
0.280 |
0.0784 |
50.00 |
8.16 |
3 |
0.560 |
0.3136 |
100.00 |
4.07 |
①图乙是他测量编号为2的电阻丝电阻的备选原理图,则该同学应选择电路 (选填“A”或“B”)进行测量.电流表应选 ,电压表应选 ,滑动变阻器应选 。
②请你认真分析表中数据,写出电阻R与L、D间的关系式R= (比例系数用k表示),并求出比例系数k= Ω•m(结果保留两位有效数字)。
为了验证机械能守恒定律,某同学在墙壁上固定了竖直的标尺,让小钢球在标尺附近无初速释放,然后启动数码相机的连拍功能,连拍两张照片的时间间隔为T,得到了如右图所示的照片。测量出A、B、C、D、E相邻两点间的距离依次为L1、L2、L3、L4,当地重力加速度为g。
(1)为了获得钢球在C位置的动能,需要求得经C位置时的速度vc,则vc=___ __。
(2)钢球经E位置时的速度表示为_______。(填序号)
A.vE=4gT B.vE= C.vE=
(3)用B、E两点验证钢球的机械能是否相等,实际得到的关系式为_______mg(L2+L3+L4)(填“>”、“<”或“=”),原因是_______________________________________________________________。