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题文

如图所示,某学生小组借用“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置,进行“探究合外力做功和动能变化的关系”的实验:

(1)实验明使小车在砝码和托盘的牵引下运动,以此定量探究细绳拉力做功与小车动能变化的关系。
①实验准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸及图所示的器材。若要完成该实验,必需的实验器材还有_________________。
②为达到平衡摩擦力的目的,取下细绳和托盘,通过调节垫片的位置,改变长木板倾斜程度,根据打出的纸带判断小车是否做_________运动。
③实验开始时,先调节木板上定滑轮的高度,使牵引小车的细绳与木板平行。这样做的目的是____(填字母代号)。
A.避免小车在运动过程中发生抖动
B.可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰
C.可以保证小车最终能够实现匀速直线运动
D.可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力
(2)连接细绳及托盘,放入砝码,通过实验得到图所示的纸带。纸带上O为小车运动起始时刻所打的点,选取时间间隔为0.1s的相邻计数点A、B、C、D、E、F、G。

实验时测得小车的质量为M=200g,小车所受细绳的拉力为F=0.2N。
各计数点到O的距离为s,对应时刻小车的瞬时速度为v,小车所受拉力做的功为W,小车动能的变化为。请计算前补填表中空格(结果保留小数点后四位)。

计数点
s/m
v/(m·s-1)
v2/(m2·s-2)
W/J
/ J
A
0.1550
0.5560
0.3091
0.0310
0.0309
B
0.2160
0.6555
0.4297
0.0432
0.0430
C
0.2861
0.7550
0.5700
0.0572
0.0570
D
0.3670
0.8570
0.7344
0.0734
0.0734
E
0.4575
0.9525
0.9073
 
 
F
0.5575
1.051
1.105
0.1115
0.1105
G
0.6677
1.150
1.323
0.1335
0.1323

分析上述数据可知:在实验误差允许的范围内                               
(3)这个小组在之前的一次实验中分析发现拉力做功总是要比小车动能增量明显大一些。这一情况可能是下列个些原因造成的______________(填字母代号)。
A.在接通电源的同时释放了小车
B.小车释放时离打点计时器太近
C.平衡摩擦力时长木板倾斜程度不够
D.平衡摩擦力时长木板倾斜程度过大
(4)实验小组进一步讨论认为可以通过绘制图线来分析实验数据。请根据表中各计数点的实验数据在图中标出对应的坐标点,并画出图线。

分析图线为一条通过原点的直线,直线的斜率如果在实验误差允许的范围内等于理论值,也可以得出相同的结论。这种方案中直线斜率表达式为k=____________(用题目中相关物理量字母表示)。

科目 物理   题型 实验题   难度 中等
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相关试题

用半径相同的小球1和小球2的碰撞验证动量守恒定律,实验装置如图甲所示,斜槽与水平槽圆滑连接。安装好实验装置,在地上铺一张白纸,白纸上铺放复写纸,记下重锤线所指的位置O。实验步骤如下:

步骤1:不放小球2,让小球1从斜槽上A点由静止滚下,并落在地面上。重复多次,用尽可能小的圆,把小球的所有落点圈在里面,其圆心就是小球落点的平均位置;
步骤2:把小球2放在斜槽前端边缘位置B,让小球1从A点由静止滚下,使它们碰撞。重复多次,并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置;
步骤3:用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离,即线段OM、OP、ON的长度。
(1)实验中,直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是,可以通过测量(填选项前的符号),间接地解决这个问题。
A.小球开始释放高度
B.小球抛出点距地面的高度
C.小球做平抛运动的射程
(2)本实验除需测量线段OM、OP、ON的长度外,还需要测量的物理量有
A.A、B两点间的高度差h1
B.B点离地面的高度h2
C.小球1和小球2的质量m1、m2
D.小球1和小球2的半径r

(3)经测定,g,g,小球落地点的平均位置距点的距离如图乙所示。有同学认为,在上述实验中仅更换两个小球的材质,其它条件不变,可以使被碰小球做平抛运动的射程增大。请你用已知的数据,分析和计算出被碰小球平抛运动射程的最大值为
(4)完成上述实验后,某实验小组对上述装置进行了改造,如图所示。在水平槽末端与水平地面间放置了一个斜面,斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接。使小球1仍从斜槽上A点由静止滚下,重复实验步骤1和2的操作,得到两球落在斜面上的平均落点M′、P′、N′。用刻度尺测量斜面顶点到M′、P′、N′三点的距离分别为l1、l2、l3。则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为(用所测物理量的字母表示)。

如图所示,一端带有定滑轮的长木板上固定有甲、乙两个光电门,与之相连的计时器可以显示带有遮光片的小车在其间的运动时间,与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质测力计能显示挂钩处所受的拉力。不计空气阻力及一切摩擦。

(1)在探究“合外力一定时,加速度与质量的关系”时,要使测力计的示数等于小车所受合外力,操作中必须满足_______;要使小车所受合外力一定,操作中必须满足__________。
实验时,先测出小车质量m,再让小车从靠近光电门甲处由静止开始运动,读出小车在两光电门之间的运动时间t。改变小车质量m,测得多组m、t的值,建立坐标系描点作出图线。下列能直观得出“合外力一定时,加速度与质量成反比”的图线是________。

(2)如图甲,抬高长木板的左端,使小车从靠近光电门乙处由静止开始运动,读出测力计的示数F和小车在两光电门之间的运动时间t0,改变木板倾角,测得多组数据,得到的F-的图线如图乙所示。

实验中测得两光电门的距离L=0.80 m,砂和砂桶的总质量m1=0.34 kg,重力加速度g取9.8 m/s2,则图线的斜率为_______(结果保留两位有效数字);若小车与长木板间的摩擦不能忽略,测得的图线斜率将________(填“变大”、“变小”或“不变”)。

用如图甲所示的实验装置来验证牛顿第二定律,为消除摩擦力的影响,实验前必须平衡摩擦力。
(1)某同学平衡摩擦力时是这样操作的:将小车静止地放在水平长木板上,把木板不带滑轮的一端慢慢垫高,如图乙,直到小车由静止开始沿木板向下滑动为止。请问这位同学的操作是否正确?如果不正确,应当如何进行?答:

(2)如果这位同学先如(1)中的操作,然后不断改变对小车的拉力F,他得到M(小车质量)保持不变情况下的a-F图线是下图中的(将选项代号的字母填在横线上)。

(3)打点计时器使用的交流电频率f=50Hz。下图是某同学在正确操作下获得的一条纸带,A、B、C、D、E每两点之间还有4个点没有标出。若用s1、s2、s3、s4以及f来表示小车加速度,则其计算式:a=。根据纸带所提供的数据,算得小车的加速度大小为m/s2(结果保留两位有效数字)。

如图甲所示,贴有白纸的木板竖直放置,弹簧测力计A挂于固定在木板上的P点,下端用细线挂一重物M。某同学用此实验装置来验证“力的平行四边形定则”,并依据实验记录作出图乙。关于此实验下列说法正确的是

A.应测量重物M所受的重力
B.拉线方向应与木板平面平行
C.图乙中F′表示理论合力,F表示实验测出的合力
D.改变拉力,进行多次实验,每次都要使O点静止在同一位置

在测定小灯泡电阻的实验中,已知该小灯泡的阻值约为5Ω左右,现备有以下器材:
A.电池组E(3V)
B.滑动变阻器R1(0~10Ω,额定电流2A)
C. 滑动变阻器R1(0~50Ω,额定电流1A)
D.电流表A1(0~3A,内阻约0.1Ω)
E.电流表A2(0~0.6A,内阻约0.5Ω)
F.电压表V1(0~3V,内阻约6kΩ)
G.电压表V2(0~15V,内阻约30kΩ)
G.电键、导线
(1)本实验中滑动变阻器、电流表、电压表应选用的是____________。(填写各器材前面的字母代号)
(2)请在方框中画出实验电路图,并以笔划线代替导线将实物图补充完整。

(3)在闭合开关S前,滑动变阻器触头应放在_________端。(选填“a”或“b”)
(4)该实验存在系统误差,误差的结果是测量值真实值。(选填“大于”或“小于”)

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