(1)利用装置(a)在满足实验条件时得到一条纸带如图(b)所示,实验所用电源的频率为50Hz,A、B、C、D、E为每5个连续的计数点,相邻计数点间有4个计时点未画出,根据纸带可求得小车的加速度大小为m/s2(结果保留2位有效数字)。
(2)研究小车质量一定的情况下其加速度a与砝码和砝码盘重力F的关系,得到的a-F图线应该是图(c)中的(填“甲”“乙”“丙”或“丁”的其中一项)。
(3)已知小车的质量为M,砝码及砝码盘的质量为m,。实验时,在m一定的情况下,某同学测量得到与小车加速度a的图像如图(d)。设图中直线在纵轴上的截距为b,在横轴上的截距为-c,重力加速度为g,则摩擦阻力与小车重力的比值为,砝码及砝码盘的质量为m=。
①按图甲安装实验器材:质量为m的重物用轻绳挂在定滑轮上,重物与纸带相连,动滑轮右侧的轻绳上端与固定于天花板的力传感器相连,可以测量绳上的拉力大小,钩码和动滑轮的总质量为M,图中各段轻绳互相平行且沿竖直方向;
②接通打点计时器的电源,释放钩码,带动重物上升,在纸带上打出一系列点,记录此时传感器的读数F;
③改变钩码的质量,多次重复实验步骤②,利用纸带计算重物的加速度a,得到多组a、F数据。
请回答以下问题:
(1)实验中,为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,先调节长木板上滑轮的高度,使细线与长木板平行。接下来还需要进行的一项操作是
A.将长木板水平放置,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,给打点计时器通电,调节m的大小,使小车在砂和砂桶的牵引下运动,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动
B.将长木板的一端垫起适当的高度,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,撤去砂和砂桶,给打点计时器通电,轻推小车,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动
C.将长木板的一端垫起适当的高度,撤去纸带以及砂和砂桶,轻推小车,观察判断小车是否做匀速运动
(2)图乙是实验中得到的一条纸带,O、A、B、C、D、E、F、G为8个相邻的计数点,相邻的两个计数点之间还有四个点未画出,已知打点计时器的工作频率为50Hz.该同学计划利用v - t图像计算小车的加速度。首先用刻度尺进行相关长度的测量,其中CE的测量情况如图丙所示,由图可知CE长为cm,依据此数据计算打点计时器打下D点时小车的速度为m/s。图丁中已标注出了打点计时器打下A、B、C、E、F五个点时小车的速度,请将打下D点时小车的速度标注在v—t图上
(3)请在图丁中描绘出小车的v—t图像
(4)由图丁中描绘的图线可得出小车的加速度为m/s2。
(5)该同学保持砂和砂桶的总质量m不变,通过在小车上增加砝码改变小车的质量M,得到多组实验数据。为了探究加速度与质量的关系,该同学利用所测数据,做出了与M的图像,下列给出的四组图像中正确的是
由图可知,在所受外力一定的条件下,a与M成(填“正比”或“反比”);甲组所用的(填“小车”、“砝码”或“槽码”)质量比乙组的更大。
(1)打点计时器所接的电源为(填“直流”或“交流”)电源。只有满足Mm时,才可近似认为细绳对小车的拉力大小等于所挂钩码的重力mg;
(2)在探究加速度与质量的关系时,应该保持不变,改变 , 测出相应的加速度。实验画出的图线如图所示,若误差是由于系统误差引起的,则图线不过坐标原点的原因是。
(3)下图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分:0、1、2、3、4、5、6、7是计数点,相邻两计数点间还有4个点未画出,相邻计数点的间距分别为x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7 , 测得点距如图所示。已知实验电源的频率为f,则根据逐差法导出计算小车加速度的表达式为a=,根据图中的点距数据及电源频率f=50Hz,则可求得小车的加速度a=m/s2(保留3位有效数字)。
⑴将5个钩码全部放入小车中,在长木板左下方垫上适当厚度的小物块,使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑。
⑵将n(依次取n=1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端,其余N−n个钩码仍留在小车内;用手按住小车并使轻绳与木板平行;释放小车,记录滑块通过两光电门的时间依次为、 , 通过以上测量数据表示加速度a=。
⑶请利用(2)步,计算出的数据在图乙中作出图像,从图像可以看出:当物体质量一定时,物体的加速度与其所受的合外力成正比。
⑷利用图像求得小车(空载)的质量为kg。(保留2位有效数字,重力加速度取)
⑸若以“保持木板水平”来代替步骤(1),下列说法正确的是(填入正确选项前的标号)。
A.图线不再是直线
B.图线仍是直线,但该直线不过原点
C.图线仍是直线,但该直线的斜率变大
①细绳一端绕在电动机上,另一端系在拉力传感器上,将小车放在长板的P位置,调整细绳与长板平行,启动电动机,使小车沿长板向下做匀速运动,记录此时拉力传感器的示数;
②撤去细绳,让小车从P位置由静止开始下滑,设小车受到的合外力为F,通过计算机可得到小车与位移传感器的距离随时间变化的图像,并求出小车的加速度a;
③改变长板的倾角,重复步骤①②可得多组F、a数据:
完成下列相关实验内容:
(1)在步骤①②中,F(选填“=”“>”或“<”);
(2)本实验(选填“需要”“不需要”)平衡小车所受到的摩擦力;
(3)某段时间内小车的图像如图乙,根据图像可得小车的加速度大小为(计算结果保留两位小数);
(4)分析表中的F、a数据可知:在误差允许范围内,小车质量一定时,。
0.4 | 1.0 | 1.5 | 1.8 | 2.1 | |
0.79 | 2.10 | 3.10 | 3.62 | 4.19 |
⑴按图甲所示连接好装置,接通电源、释放钩码,打点计时器在纸带上打出一系列的点,如图乙所示,记下此时力传感器的示数F。已知打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz,相邻两计数点之间还有四个点未画出,由图中的数据可知,重物的加速度a=(计算结果保留2位有效数字)。
⑵改变钩码的质量,重复实验步骤(1),得到多条纸带,并对纸带数据进行处理。
⑶由实验得到重物的加速度a与力传感器示数F的关系如图丙所示,则当地的重力加速度g=,重物及动滑轮的总质量为(均用图丙中字母表示)。
①用天平测量砝码盘的质量 , 用游标卡尺测量遮光片的宽度d,游标卡尺的示数如图乙所示,则其读数为cm;
②按图甲所示安装好实验装置,在砝码盘中放入适量的砝码,适当调节长木板的倾角,直到轻推小车,遮光片先后经过光电门A和光电门B的时间相等;
③取下细线和砝码盘,记下砝码盘中砝码的质量m;
④让小车从靠近滑轮处由静止释放,用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间和以及从光电门A到光电门B所用的时间;
⑤重新挂上细线和砝码盘,改变砝码盘中砝码的质量和长木板的倾角,重复②~④步骤。
某实验小组用甲、乙所示的装置做了“探究小车加速度与力、质量的关系”和“探究向心力表达式”两个实验。
(1)两个实验都用到的研究方法是
A. 等效替代法 | B. 控制变量法 | C. 理想模型法 |
(2)甲实验中,不计绳与滑轮间的摩擦,下列说法正确的是 。
A. 实验前需进行阻力补偿 |
B. 实验中,改变小车质量后再做该实验,需要重新补偿阻力 |
C. 实验中必须用天平测出沙和沙桶的总质量 |
D. 本实验中不需要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量 |
(3)向心力演示器如图(a)所示,图(b)显示了左右两标尺上黑白相间的等分格,则左右两处钢球所受向心力大小之比约为 。
A. 1:2 | B. 1:3 | C. 1:4 |
(4)如图(a)所示,长槽上的球2到转轴的距离是球1 到转轴距离的2倍,长槽上的球1和短槽上的球3到各自转轴的距离相等。在探究向心力和角速度的关系实验中,应取质量相同的小球分别放在图(a)中的________处(选填“1和3”或者“2和3”),若标尺上黑白相间的等分格恰如图(b)所示,那么如图(c)中左右变速塔轮半径之比R1:R2=________。
①在甲实验方案中为了平衡小车在运动过程中受到的阻力,必须使木板倾斜恰当的角度θ,若不计打点计时器与纸带之间的摩擦,小车和木板之间的动摩擦因数为µ,则tanθµ(选填“>”“<”或“=”)。
②在甲实验方案中得到如下图所示的纸带,O点为小车运动起始时刻所打的点,选取时间间隔为0.1s的相邻计数点记为A、B、C、D、E、F、G,他们到O点的距离已标出,则打下D点时的速度m/s,小车的加速度大小为m/s2。(结果保留两位有效数字)
(2)图乙是“探究加速度与力、质量的关系”实验时的一个拓展方案,乙实验方案操作步骤如下:
①挂上托盘和砝码,改变木板的倾角,使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑;
②取下托盘和砝码,测出其总质量为m,让小车沿木板加速下滑,测出加速度a;
③改变砝码质量和木板倾角,多次测量,通过作图可得到a-F(F为小车所受合力)的关系。
乙实验方案满足条件(选填“需要”、“不需要”);在作a-F图像时,mgF的值(选填“等于”、“大于”或“小于”)。
由图可知,在所受外力一定的条件下,a与M成(填“正比”或“反比”);甲组所用的(填“小车”、“砝码”或“槽码”)质量比乙组的更大。
C调节滑轮高度使细绳与水平桌面平行
A.用气垫导轨代替普通导轨,滑块代替小车
B.在小车上加装遮光条,用光电计时系统代替打点计时器
C.在小车与细绳之间加装力传感器,测出小车所受拉力大小
A B. C.