某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究,一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上,弹簧左端固定,右端与一小球接触而不固连:弹簧处于原长时,小球恰好在桌面边缘,如图(a)所示。向左推小球,使弹簧压缩一段距离后由静止释放。小球离开桌面后落到水平地面。通过测量和计算,可求得弹簧被压缩后的弹性势能。
回答下列问题:
(1)本实验中可认为,弹簧被压缩后的弹性势能Ep与小球抛出时的动能Ek相等。已知重力加速度大小为g,为求得Ek,至少需要测量下列物理量中的 (填正确答案标号)。
A.小球的质量m |
B.小球抛出点到落地点的水平距离s |
C.桌面到地面的高度h |
D.弹簧的压缩量△x |
E.弹簧原长l0
(2)用所选取的测量量和已知量表示Ek,得Ek= 。
(3)图(b)中的直线是实验测量得到的s—△x图线。从理论上可推出,如果h不变。m增加,s—△x图线的斜率会 (填“增大”、“减小”或“不变”);如果m不变,h增加,s—△x图线的斜率会 (填“增大”、“减小”或“不变”)。由图(b)中给出的直线关系和Ek的表达式可知,Ep与△x的 次方成正比。
在测定某金属的电阻率实验中:
a.某学生进行了如下操作:
①利用螺旋测微器测金属丝直径d,如图所示,则d=______mm.②测量金属丝电阻Rx的电路图如图A所示,闭合电键S,先后将电压表右侧接线端P接a、b点时,电压表和电流表示数如下表所示.
该学生认真观察到两次测量中,电流表的读数几乎未变,则比较合理且较准确的金属丝电阻Rx测=______Ω(保留两位有效数字),从系统误差角度分析,Rx的测量值与其真实值Rx真比较,Rx测______Rx真(填“>”、“=”或“<”).
b.另一同学找来一恒压电源,按图B的电路先后将接线端P分别接a处和b处,测得相关数据如图B所示,该同学利用该数据可算出Rx的真实值为______Ω(保留两位有效数字).
如图甲所示,一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验。有一直径为d、质量为m的金属小球由A处由静止释放,下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门,测得A、B间的距离为H(H>>d),光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t,当地的重力加速度为g。则:
⑴如图乙所示,用游标卡尺测得小球的直径d = cm。
(2)多次改变高度H,重复上述实验,作出随H的变化图象如图丙所示,当图中已知量t0、H0和重力加速度g及小球的直径d满足以下表达式:
= 时,可判断小球下落过程中机械能守恒。
(3)实验中发现动能增加量总是稍小于重力势能减少量,增加下落高度后,则
将
(选填“增加”、“减小”或“不变”)。
某实验小组利用无线力传感器和光电门传感器探究“动能定理”。将无线力传感器和档光片固定在小车上,用不可伸长的细线通过一个定滑轮与重物G相连,无线力传感器记录小车受到拉力的大小。在水平轨道上A、B两点各固定一个光电门,用于记录挡光片经过光电门的挡光时间。在小车上放置砝码来改变小车质量,用不同的重物G来改变拉力的大小。
(1)请将如下的实验主要步骤补充完整:
①测量小车和拉力传感器的总质量M1。正确连接所需电路。适当调节导轨两端的旋钮,以改变导轨的倾斜度,这样可以平衡小车的摩擦力。上述步骤完成后,将小车放置在导轨上,轻推小车,使之运动。可以通过 判断小车正好做匀速运动。
②把细线的一端固定在力传感器上,另一端通过定滑轮与重物G相连;将小车停在点C,由静止开始释放小车,小车在细线拉动下运动,除了光电门测量速度和力传感器测量拉力的数据以外,还应该记录的物理量为_________;
③改变小车的质量或重物的质量,重复②的操作。
(2)上表记录了试验中获取的数据,已经做了部分运算。表格中M是M1与小车中砝码质量之和,v1、v2分别是小车经过光电门A、B的瞬时速度,E为动能变化量,F是拉力传感器的拉力,W是F在A、B间所做的功。表中的E3=__________J,W3=_________J(结果保留三位有效数字)。
在用重锤下落来验证机械能守恒时,某同学按照正确的操作得出的纸带如图所示。已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz,查得当地重力加速度g=9.80 m/s2,测得所用的重锤的质量为1.00 kg.实验中得到一条点迹清晰的纸带,把第一个点记作O,另选连续的四个点A、B、C、D作为测量点.经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99 cm,70.18 cm,77.76 cm,85.73 cm.根据以上数据,可知重物由O点运动到C点时:
(1)重力势能的减少量等于________ J。
(2)动能的增加量等于________J(取三位有效数字).
在“描述小灯泡的伏安特性曲线”实验中,需要用伏安法测定小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流,除开关、导线外,还有如下器材:
A.小灯泡“6V 3W ”,
B.直流电源6 ~ 8V
C.电流表(量程3A,内阻约0.2 Ω) ,
D.电流表(量程0.6A,内阻约1 Ω)
E.电压表(量程6 V,内阻约20 kΩ),
F.电压表(量程20V, 内阻约60 kΩ)
G.滑动变阻器(0 ~ 20 Ω、2 A),
H.滑动变阻器(1 kΩ、0.5 A)
(1)实验所用到的电流表应选 ,电压表应选 ,滑动变阻器应选 。(填字母代号)
(2)在虚线框内画出最合理的实验原理图。