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简答题

在研究匀变速直线运动的实验中,如图甲所示为一次记录小车运动情况的纸带,图中A、B、C、D、E为相邻的计数点,相邻计数点间省略4个点。

⑴根据                 可判定小球做                     运动.

⑵计算B、C、D、E各点瞬时速度, vB=        m/s,vC=       m/s,vD=        m/s,

vE=          m/s.(保留两位小数)

⑶在图乙所示坐标中作出小车的v-t图线(2分)

⑷并根据图线求出加速度a=            m/s2

⑸将图线延长与纵轴相交,则交点的的物理意义是                                       

正确答案

cm  匀变速直线运动  ⑵vB= 0.88m/s,vC=" 1.23" m/s,vD=" 1.58" m/s,vE=" 1.93" m/s.⑶在图乙所示坐标中作出小车的v-t图线如图所示

⑷a=" 3.5" m/s⑸物体运动的初速度, 即物体在点A时速度为0.53m/s

试题分析:(1)小车做匀变速直线运动的判定依据是在连续相等的时间里位移之差等于恒量,由纸带的数据求得cm,所以小车做匀变速直线运动。

(2)纸带数据得,做匀变速直线运动的物体的平均速度等于时间中点的瞬时速度,由相邻计数点间省略4个点,故打点周期T=0.1s,所以=0.88m/s,同理="1.23" m/s,="1.58" m/s,而,所以=" 1.93" m/s;

(3)在图乙所示坐标中作出小车的v-t图线如图所示,描点画图时,注意要连成直线,而不是折线;

(4)由图象的斜率可求得加速度a=" 3.5" m/s2

(5)将图线延长与纵轴相交,则交点的的物理意义是运动的初速度,即物体在点A时速度为0.53m/s

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简答题

螺旋测微器的读数___________mm,游标卡尺的读数______________cm

正确答案

4.485  2.64

试题分析:螺旋测微器读数方法:测量长度=固定刻度示数+可动刻度示数×精确度(注意单位为毫米).所以读数为:4.485mm

游标卡尺读数方法:首先读出游标尺0刻线对应的主尺的整数部分读作n毫米,然后读出游标尺第几个刻度线和主尺刻度线对齐,读作m,最后读数为:(n+m×0.1)mm,所以本题读作:26.4mm,即2.64cm

点评:虽然游标卡尺度数反复要求,但是总有学生掌握不住,希望学生掌握这种方法,不要死记硬背。

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简答题

为了测量木块与木板间动摩擦因数,某小组使用位移传感器设计了如图所示实验装置,让木块从倾斜木板上一点A由静止释放,位移传感器可以测出木块到传感器的距离。位移传感器连接计算机,描绘出滑块相对传感器的位移s随时间t变化规律,如图所示。

①根据上述图线,计算0.4 s时木块的速度__________m/s,木块加速度__________m/s2

②为了测定动摩擦因数,还需要测量的量是________;(已知当地的重力加速度g)

③为了提高木块与木板间动摩擦因数的测量精度,下列措施可行的是_________

正确答案

①0.4 , 1 ; ②斜面倾角(或A点的高度)③A

试题分析:①0.4 s时木块的速度等于0.2s—0.6s内的平均速度,即

根据,可求出木块的加速度

②根据,可知相应测出倾斜角或A点的高度算出倾斜角。

③:当A点与传感器距离适当大些,可测出多组数据,求平均值,能提高测量精正确度,A正确;倾斜角越大,测得的数据越少,不利于提高测量精度,B错误;若选择体积较大的空心木块,在下降过程中,受空气阻力变大,影响了动摩擦因数的测量, C错误;传感器开始计时的时刻不一定从A点释放的时,只要根据中间一段的,就可算出加速度,D错误。

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某同学设计了用光电门传感器“探究小车的加速度a与小车所受拉力F及质量m关系”的实验。

(1)如图所示,在小车上固定宽度为l的挡光片,将两个光电门传感器固定在相距为d的轨道上,释放小车,传感器记录下小车经过光电门的时间,可以测得小车的加速度a=            (用题中的符号l、d、表示)

(2)该同学多次测量作出a—F图,如图所示,发现该图线不通过坐标原点,且图线的BC段明显偏离直线,分析可能原因         

正确答案

(1)(2)  BD

试题分析:(1)由题意知:小车经过光电门2时的速度为v1=,小车经过光电门1时的速度v2=

小车在由光电门1至光电门2的过程中,由运动学公式得

(2)因图像与横轴交于A点,由图像意义可知必为未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足,再由题干图知为导轨保持水平状态,即未平衡摩擦力,故B正确;该实验的条件是满足小车质量远大于所挂钩码质量,图像才是直线,若不满足该条件,即钩码总质量过大,则图像会向下弯曲,故D正确

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简答题

某实验小组设计了“探究加速度与合外力关系”的实验,实验装置如图所示。已知小车的质量为500克,g 取10m/s2,不计绳与滑轮间的摩擦。实验步骤如下:

(1)细绳一端系在小车上,另一端绕过定滑轮后挂一个小砝码盘。

(2)在盘中放入质量为m的砝码,用活动支柱将木板固定有定滑轮的一端垫高,调整木板倾角,恰好使小车沿木板匀速下滑。

(3)保持木板倾角不变,取下砝码盘,将纸带与小车相连,并穿过打点计时器的限位孔,接通打点计时器电源后,释放小车。

(4)取下纸带后,在下表中记录了砝码的质量m和对应的小车加速度a。

(5)改变盘中砝码的质量,重复(2)(3)步骤进行实验。

① 在坐标纸上作出a----mg图象。

②上述图象不过坐标原点的原因是:                              。  

③根据(1)问中的图象还能求解哪些物理量?其大小为多少?

                                        

④你认为本次实验中小车的质量是否要远远大于砝码的质量:    (填“是”或“否”)。

正确答案

② 没有考虑砝码盘的质量 ③砝码盘的质量 0.05kg ④是

试题分析:根据题意已经平衡过摩擦,图像可知,在没有砝码时都能够出现加速度,说明有合外力,即没有考虑砝码盘的质量,砝码盘的重力充当合外力了。通过截距可知mg=Ma,即m=Ma/g=0.05kg.考虑整体则,因此需要小车质量远远大于钩码质量

点评:本题考察了探究加速度与合外力实验中的注意事项。并且考察了在整个过程中的误差分析,结合图像分析钩码盘的重力的方法。

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简答题

某学习小组做探究“功与物体速度变化关系”的实验(如图,已平衡好小车的摩擦),图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出并沿木板滑行,这时,橡皮筋对小车做的功记为W0。当用2条、3条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……实验时,使每次实验中每条橡皮筋伸长的长度都相等。实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出。

(1)在正确操作的情况下,打在纸带上的点并不都是均匀的(如下图),为了测量小车获得的速度,应选用纸带的    部分进行测量(根据下面所示的纸带回答)

(2)改变橡皮筋对小车做的功,测量并计算出每次小车获得的速度和速度的平方,将数据记录到右侧表格中。根据数据,同学甲猜想物体获得的速度与外力对物体做的功W之间可能存在正比关系,同学乙猜想2与W有正比关系,于是甲、乙两位同学用图像法处理数据,找寻支持他们猜想的依据。他们分别在以下(a)、(b)图中建立了-W和2-W坐标,现已将数据点正确描上,请你根据描好的点,帮他们画好(a)、(b)图的图线

(3) 由(a)中图像得出结论:                   

由(b)中图像得出结论:                   

正确答案

(1) A(2分);(2)如图(每图1分,共2分,图象必须过原点且平滑);

(3) (每空1分)由(a)中图像得出结论:v与W不成正比

由(b)中图像得出结论:在误差允许范围内,v2∝W

(1)弹性绳做完功时候小车做匀速运动,所以应该选择匀速的那段(2)略(3)由(a)中图像得出结论:v与W不成正比

由(b)中图像得出结论:在误差允许范围内,v2∝W

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简答题

(6分)在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中,某实验小组采用如图甲所示的装置.

实验步骤如下:

①把纸带的一端固定在小车的后面,另一端穿过打点计时器

②改变木板的倾角,以重力的一个分力平衡小车及纸带受到的摩擦力

③用细线将木板上的小车通过一个定滑轮与悬吊的砂桶相连

④接通电,放开小车,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一系列的点,测出(如图乙所示),查得打点周期为T.判断重力的一个分力已与小车及纸带受到的摩擦力平衡的直接证据是看纸带上的相邻两点的间距           。实验还需直接测量的物理量是:                .(并用相应的符号表示)探究结果的表达式是:                 .(用相应的符号表示)

正确答案

相等,小车的质量M、砂及砂桶的质量m ,

试题分析:如果已经平衡好摩擦力,则此时小车做匀速运动,纸带上点迹间距应该相等.本题“探究恒力做功与动能改变的关系”,则要知道恒力的大小,和小车的动能,所以要测量小车的质量M、砂及砂桶的质量m,合外力对小车做的功为,小车从A运动到B动能的变化量,合外力所做的功等于小车动能的变化量,即,所以探究结果的表达式是:

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简答题

在“研究弹簧的形变与外力的关系”的实验中,将弹簧水平放置,测出其自然长度,然后竖直悬挂让其自然下垂,在其下端竖直向下施加外力F.实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的.用记录的外力F与弹簧的形变量x作出的F--x图线如图所示.

(1)由图求出弹簧的劲度系数,即k=_________N/m

(2)本题中弹簧的形变量x与外力F关系式F=_________ N

(3)图线不过原点的原因是:________________________。

正确答案

(1)100 N/m  (2) (3)由于弹簧原长是水平放置时的长度,而竖直悬挂时弹簧的自身重力会引起弹簧的额外伸长

试题分析:(1)当拉力为8N时,弹簧的形变量为x=10cm=0.1m;当拉力为0N时,弹簧的形变量为x=2cm=0.02m;由胡克定律F=kx得:图线的斜率即为弹簧的劲度系数.(2)设弹簧的形变量x与外力F关系式,当拉力为0N时,弹簧的形变量为x=2cm=0.02m,代入关系式可得b=-2,所以形变量x与外力F关系式为

(3)由于弹簧原长是水平放置时的长度,而竖直悬挂时弹簧的自身重力会引起弹簧的额外伸长,故实验图象不过原点.

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简答题

在完成《验证机械能守恒定律》的实验中,

(1)不需测量或计算的物理量是:(     )

(2)在“验证机械能守恒定律”的实验中,质量m=1kg的物体自由下落,得到如图所示的纸带,相邻计数点间的时间间隔为0.04s.那么从打点计时器打下起点O到打下B点的过程中,物体重力势能的减少量Ep=_______J,此过程中物体动能的增加量Ek=______J.由此可得到的结论是                  .(g="9.8" m/s2,保留三位有效数字)

正确答案

(1)C(2)2.28;2.26 ;在实验误差允许的范围内机械能是守恒的

(1)验证机械能守恒定律的实验中,物体的质量是不需要测量的,因为根据测量原理,物体的动能和势能都包含了质量m,可以约去。

(2)

所以在误差允许的范围内机械能守恒。

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(13分)如图所示为某同学所安装的“验证牛顿第二定律”的实验装置。

(1)在图示状态下,开始做实验,该同学有装置和操作中的主要错误是①_______________________;

②______________________;③________________________;④__________________________.

(2)在验证牛顿第二定律的实验中,得到了如下一组实验数据,并在图示坐标中已画出图线.

①从图中可以发现实验操作中的问题是________________________________.

②从图线中求出系统的质量是________________.(保留两位有效数字)

正确答案

(1)①长木板右端未垫高以平衡摩擦力(2分),②电源应改用6V交流电源(2分),③牵引小车的细线不与木板平行(2分),④开始实验时,小车离打点计时器太远(2分).

(2)①未平衡摩擦力(2分) ②(3分)

试题分析:(1)安装仪器时我们需要注意:平衡摩擦力,将木板一端垫高;细线与木板平行,保证拉力在小车前进的方向上;打点计时器需要用交流电源;释放小车时应让小车从靠近计时器处释放,在纸带上打上尽量多的点。故错误之处有:①应将电池改为交流电;②没有平衡摩擦力;③小车应靠近打点计时器端;④左端连接的细线应与木板平行.

(2)①从上图中发现直线没过原点,当时,a=0.也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为0,说明小车的摩擦力与绳子的拉力抵消.该组同学实验操作中遗漏了平衡摩擦力这个步骤。

②由牛顿第二定律:,可得图象的斜率,故图象。

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简答题

如图(a)为某同学设计的“探究加速度与物体所受合力F及质量m的关系”实验装置简图,A为小车,B为电火花计时器,C为装有砝码的小桶,D为一端带有定滑轮的长方形木板。在实验中用细线对小车拉力F等于砝码和小桶的总重力,小车运动加速度a可用纸带上的点求得。

(1)关于该实验,下列说法中正确的是           

(2)图(b)是实验中获取的一条纸带的一部分:0、1、2、3、4是计数点,每相邻两计数点间还有4个打点(图中未标出),计数点间的距离如图所示,由纸带求出小车的加速度

a=       m/s (加速度a的计算结果保留2位有效数字)

(3)在“探究加速度与质量的关系”时,保持砝码和小桶质量不变,改变小车质量m,分别测得小车的加速度a与对应的质量m数据如下表:

利用上表数据,在(c)图坐标纸中选择合适物理量为坐标轴建立坐标系,作出直观反映与m关系的图像。从图线可得到的结论是                          

正确答案

(1) ABD (2) 0.50 

(3)结论是:在合外力一定的情况下,物体的加速度与物体的质量成反比.图像如下

试题分析:(1)根据牛顿定律,细绳对小车的拉力为,用砝码和小桶的总重力mg来表示F,对实验结果会产生误差; 为消除摩擦力对实验的影响,可以把木板D的左端适当垫高,从而平衡掉小车与木板的摩擦力;使用电火花计时器时先接通电源然后使纸带运动;木板D的左端被垫高后,图中细线应保持与木板表面平行。选项ABD正确。(2)根据,所以

(3)结论是:在合外力一定的情况下,物体的加速度与物体的质量成反比.

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某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”,如图16,他们将拉力传感器固定在小车上,用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连,用拉力传感器记录小车受到拉力的大小。在水平桌面上相距50.0cm的A、B两点各安装一个速度传感器记录小车通过A、B时的速度大小。小车中可以放置砝码。

(1)实验主要步骤如下:

①测量小车和拉力传感器的总质量M1,把细线的一端固定在拉力传感器上另一端通过定滑轮与钩码相连,正确连接所需电路

②将小车停在C点,然后释放小车,小车在细线拉动下运动,记录(     )

细线拉力及小车通过A、B时的速度  

钩码的质量和小车的质量

C、钩码的质量及小车通过A、B时的速度 

D、小车的质量和细线的长度

③在小车中增加砝码,或减少砝码,重复②的操作。

(2)表1是他们测得的一组数据,其中M是M1与小车中砝码质量m之和,|v22-v21| 是两个速度传感器记录速度的平方差,可以据此计算出动能变化量△E,F是拉力传感器受到的拉力,W是F在A、B间所作的功。表格中△E3=__________,W3=________.(结果保留三位有效数字)

表1 数据记录表

 

(3)根据表1提供的数据,请在方格纸上作出△E-W图线

正确答案

(1)A  (2)0.600  0.610

小车在钩码的作用下拖动纸带在水平面上做加速运动,通过速度传感器可算出A B两点的速度大小,同时利用拉力传感器测量出拉小车的力,从而由AB长度可求出合力做的功与小车的动能变化关系.

解:(1)通过力传感器测出拉细线的力,以便求出合力做功.故A选项正确;

即使知道钩码的质量,也不能算出拉细线的力.原因是钩码处于加速运动,细线的拉力不等于钩码的重力.故C选项不正确;

BD两选项均没有测出两点速度,所以得出动能的变化.因此BD选项均不正确;

故选A

(2)由各组数据可见规律△E=

可得△E3=0.600 J观察F-W数据规律可得数值上W3==0.610 J

(3)在方格纸上作出△E-W图线如图所示

答案:(1)②选A  (2)0.600 J 0.610 J (3)见上图

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简答题

在“探究弹力和弹簧伸长的关系,并测定弹簧的劲度系数”的实验中,实验装置如右图所示.所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力.实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度,再将5个钩码逐个挂在绳子的下端,每次测出相应的弹簧总长度.

(1)有一个同学通过以上实验测量后把6组数据描点在坐标图中,请作出FL图线.

(2)由此图线可得出该弹簧的原长L0=________cm,劲度系数k=________ N/m.

(3)试根据以上该同学的实验情况,请你帮助他设计一个记录实验数据的表格(不必填写其实验测得的具体数据)

(4)该同学实验时,把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较.

优点在于:_______________________________________________________________.

缺点在于:_______________________________________________________________.

正确答案

 (1)

(2)5 20

(3)记录数据的表格如下表:

(4)优点是:避免弹簧自身所受重力对实验的影响;

缺点是:弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差.

试题分析: (1)用平滑的曲线将各点连接起来,如下图所示:

(2)弹簧处于原长时,弹力为零,故弹簧的原长

图象的函数表达式为:,故斜率表示劲度系数;

劲度系数

(3)记录数据的表格如下表:

(4)优点是:避免弹簧自身所受重力对实验的影响;

缺点是:弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差.

点评:本题关键是明确描点作图的方法,同时求解出图象的函数表达式,得到斜率的含义,然后通过图象求解出劲度系数.

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在做“探究共点力合成规律”的实验时,可以先将橡皮条的一端固定在木板上,再用两个弹簧秤把橡皮条的另一端拉到某一位置O,之后只用一个弹簧秤拉橡皮条使其伸长,如图所示。关于实验操作,下列说法正确的是______(填写相应序号)。

①同一次实验中O点的位置允许变动。

②实验中弹簧秤必须保持与木板平行,读数时要正视弹簧秤刻度。

③实验中需要记录弹簧秤的示数和弹簧秤所施加拉力的方向。

正确答案

②③  2分

试题分析:①要保证两个弹簧称的拉力与一个弹簧称的拉力效果相同,橡皮条要沿相同方向伸长量相同,则O点的位置应固定,故①错误;②本实验是在水平面作力的图示,为了减小误差弹簧测力计必须保持与木板平行,读数时视线要正对弹簧测力计的刻度,故②正确;③由于力是矢量,因此在记录时不但要记录大小还要记录其方向,故③正确.

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简答题

(6分)某探究学习小组验证动能定理的实验装置如图甲所示.

(1) 实验时首先要平衡摩擦力:取下沙桶,把木板不带滑轮的一端垫高,轻推小车,让小车________(选填“拖着”或“不拖着”)纸带运动.

(2)打点计时器使用频率为50 Hz的交流电,记录小车运动的纸带如图乙所示.在纸带上相邻两计数点之间还有四个点未画出.本实验需根据此纸带计算_________(选填“速度”、“加速度”)的值,其中小车通过计数点“B”时,该值=___________(计算结果保留两位有效数字).

(3)若实验室没有沙桶只有钩码,每个钩码质量m=50g,小车总质量M=200g,用该实验装置验证动能定理,则需验证重力对钩码所做的功是否等于____________(选填“小车”或“小车和钩码”)动能的增量.

正确答案

(1)拖着(1分);(2)速度(1分)0.13m/s(2分)(说明:没有单位或单位错不得分);(3)小车和钩码(2分)。

试题分析:(1)在平衡摩擦力时,是需要带着纸带一起运动的;(2)由于该题是用来验证动能定理的,而Ek=mv2,故纸带是用来计算速度值的,从而得出动能的大小来;小车通过B点的速度值为vB==13cm/s=0.13m/s;(3)把小车与钩码看成一个系统,重力对钩码所做的功其实就是合外力对整个系统的功,它应该等于钩码和小车动能的增加量;若只对于小车而言,拉力对小车的功与钩码重力对钩码的功是不相等的,故它不是对小车而言的。

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