- 机械能守恒定律
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(10分)在“探究求合力的方法”实验中,现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧秤、
(1)为完成实验,某同学另找来一根弹簧,先测量其劲度系数,得到的实验数据如下表
用作图法求得该弹簧的劲度系数k =_________________N/m;
(2)某次实验中,弹簧的指针位置如图所示,其读数为_____________N,同时利用(3)中结果获得弹簧上的弹力值为2.50N,请在答题纸上画出这两个共点力的合力F合;
(3)由图得到F合=__________N。
、
正确答案
(1)53(2) 2.10
(3)3.3
见答案
图中是用螺旋测微器测量一金属板厚度时的示数,此读数应为 mm
正确答案
10.960
试题分析:螺旋测微器测量金属板的厚度时的读数分两步:由固定刻度读出整毫米为10.5mm(应注意半毫米刻线是否露出),然后由可动刻度读出小数46.0×0.01mm=0.460mm(4为估读位),两个读数相加为10.960mm.
如图所示,游标卡尺的读数为____mm,螺旋测微器读数为____ mm.
正确答案
游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数,不需估读.螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数,在读可动刻度读数时需估读,两种仪器读数时均可采用公式法,即:主尺读数+副尺读数.
解:游标卡尺的主尺读数为2cm=20mm,游标尺上第7个刻度和主尺上某一刻度对齐,游标读数为0.05×7mm=0.35mm,所以最终读数为:主尺读数+游标尺读数=20mm+0.35mm=20.35mm;
螺旋测微器的固定刻度读数6mm,可动刻度读数为0.01×12.3=0.123mm,所以最终读数为:固定刻度读数+可动刻度读数=6+0.123=6.123mm.答案为:①20.35mm;②6.123mm.
在用打点计时器研究物体的运动时,为了得到物体完整的运动情况,对接通电源与让纸带(随物体)开始运动,这两个操作的先后顺序应当是: ( )
正确答案
A
试题分析:打点计时器研究物体的运动时,应先接通电源,后释放纸带,以便获得足够多,清晰的点
点评:本题考察了操作打点计时器的细节。同时要注意打点计时器的工作电压、频率等。
电磁打点计时器的电源应是________(指明电压是多少的交流或直流)电源,实验室使用我国民用电时,每隔________秒打一次点.在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中,用打点计时器记录纸带运动的时间。计时器所用电源的频率为50Hz,图为一次实验得到的一条纸带,纸带上每相邻的两计数点间都有四个点未画出,按时间顺序取0、1、2、3、4、5六个计数点,用米尺量出1、2、3、4、5点到0点的距离如图所示(单位:cm)。由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的即时速度大小v4=________m/s,小车的加速度大小a=________m/s2。
正确答案
4-6伏 0.02秒 0.405 0.756
电磁打点计时器的电源应是4—6V交流电源,每隔0.02s打一个点
中间时刻的瞬时速度等于这一段的平均速度,所以有
v4=,根据逐差法有小车的加速度大小
a=
故答案为:4-6伏 0.02秒 0.405 0.756
(1).用一10分度的游标卡尺测量某工件的长度,其读数如图,则该工件长度为________mm;
(2).在“测定匀变速直线运动的加速度” 实验中得到一条如图所示的纸带,按时间顺序取0、1、2、3、4、5、共6个计数点,每相邻计数点间有4个打印点未画出,用刻度尺测出各计数点到0计数点的距离分别为8.63cm,15.99cm,21.86cm, 26.33cm, 29.45cm,通过电磁打点计时器的交流频率为50Hz,则物体的加速度为 m/s2,在打出计数点3时物体的速度的大小为 m/s。(结果保留三位有效数字)
正确答案
(1) 100.7mm (2) 1.40m/s2 0.517 m/s
略
在“研究平抛物体运动”的实验中,其目的是通过描点法画出小球平抛运动的轨迹,且测出小球做平抛运动的初速度v0.
为了能较准确地描绘出运动轨迹,下面列出一些操作要求,你认为正确的选项是__________
E.将球的位置记录在纸上后,取下纸,用直尺将点连成折线
正确答案
ABD
试题分析:通过调节使斜槽的末端保持切线水平,为了使小球具有水平方向的初速度,A对;每次释放小球的位置必须相同,是了使小球每次都有相同大小的初速度;为了使小球具有相同的大小的水平方向的初速度,每次要在同一高度,由静止释放小球,C错;小球运动时不能与木板上的白纸(或坐标纸)相接触,减少摩擦的可能性,减小实验误差,D对;将球的位置记录在纸上后,取下纸,用平滑曲线将点连起来,平滑曲线更符合小球的实际运动情况,E错
点评:需要对了解实验的原理,并该实验的细节熟悉
在“验证机械能守恒定律”的实验中,质量m=1 kg的重锤自由下落,纸带上打出一系列的点,如图所示,相邻计数点时间间隔为0.02 s,长度单位为cm,取g=9.8 m/s2.
(1) 打点计时器打下计数点B时,重锤的速度vB=________(保留两位有效数字).
(2) 从点O到打下计数点B的过程中,重锤重力势能的减小量ΔEp=________,动能的增加量ΔEk=________(保留两位有效数字).
正确答案
(1)0.97 m/s (2)0.48 J 0.47 J
本题考查的是验证机械能守恒定律的实验问题。
重锤的速度
动能的增加量
重锤重力势能的减小量
电火花式计时器是一种使用____ (填“直流”或“交流”)电源的计时仪器,它的工作电压为____.当电源频率为50Hz时,振针每隔____打一个点,张强同学在做“研究匀变速直线运动”实验时打出纸带如下图所示,舍去前面较密集的点,取O为起始位置,每隔五个间隔为一个计数点,则在A、B、C三个计数点处的瞬时速度分别为vA=____, (图中刻度尺的最小刻度为mm),整个运动中的平均速度是____.
正确答案
交流, 220V ,0.02S ,0.18m/s , 0.30 m/s
电火花式计时器是一种使用交流,它的工作电压为220V,由T=1/f可知周期为0.02s,A点瞬时速度等于OB间的平均速度,为,整个运动过程的平均速度为
(1)打点计时器是中学阶段常用的实验仪器,打点计时器所使用的电源是______(“交流电”或“直流电”),每隔______s打下一个点.
(2)某同学利用打点计时器所记录的纸带来研究做匀变速直线运动小车的运动情况,实验中获得一条纸带,如图1所示,其中两相邻计数点间有四个点未画出.已知所用电源的频率为50HZ,小车运动的加速度a=______m/s2.(计算结果要求保留三位有效数字)
(3)在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中,某同学采用如图甲所示的装置的实验方案,他想用钩码的重力表示小车受到的合外力,为了减小这种做法带来的实验误差,你认为在实验中应该采取的两项必要措施是:
a.______;
b.______;
c.以下是实验过程中的一小步骤,正确的是______.A.先通电源,再放纸带;B.先放纸带,再通电源.
d.如图乙所示是某次实验中得到的一条纸带,其中A、B、C、D、E、F是计数点,相邻计数点间的时间间隔为T.距离如图乙.则打C点时小车的速度表达式为(用题中所给物理量表示)______.
正确答案
(1)打点计时器是中学阶段常用的实验仪器,打点计时器所使用的电源是交流电,每隔0.02s打下一个点.
(2)计数点间的时间间隔t=0.02s×5=0.1s,小车的加速度a==
≈3.93m/s2;
(3)在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中,
a、首先必须平衡摩擦力;b、只有钩码质量远小于小车质量时,小车受到的拉力才近似等于钩码的重力,因此应保证:钩码的质量远小于小车的总质量;c、实验时应先接通电源,然后再放开小车,故A正确;d、打C点时小车的速度vC=.
故答案为:(1)交流电;0.02;(2)0.393;(3)a.平衡摩擦力;b.钩码的质量远小于小车的总质量;c.A;d..
某学习小组为了验证动能定理,他们在实验室组装了如图的装置外,还备有下列器材:打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、天平、细沙.他们称量滑块的质量为M、沙和小桶的总质量为m.当滑块连接上纸带,用细线通过滑轮挂上空的小桶时,滑块处于静止状态.要完成该实验,则:
(1)还缺少的实验器材______.
(2)实验时为保证滑块受到的合力与沙和小桶的总重力大小基本相等,沙和小桶的总质量应满足的实验条件是______,实验时为保证细线拉力为木块的合外力,首先要做的步骤是______.
(3)在(2)的基础上,让沙桶带动滑块加速运动,用打点计时器记录其运动情况,在打点计时器打出的纸带上取两点,测出这两点的间距为L和打下这两点时的速度大小v1与v2(v1<v2),当地的重力加速度为g.写出实验要验证的动能定理表达式______(用题中的字母表示).
正确答案
(1)根据题意本实验需要测量滑块的位移,所以还缺少的器材是刻度尺.
(2)根据牛顿第二定律可知当沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量时,绳子拉力才近似等于沙和沙桶的重力,所以沙和沙桶应满足的实验条件是沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量,由受力分析可知,为保证细线拉力为木块的合外力,首先要做的是平衡摩擦力.
(3)根据动能定理实验要验证的表达式为mgL=M
-
M
.
故答案为(1)刻度尺
(2)沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量,平衡摩擦力
(3)mgL=M
-
M
某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化关系”的实验,如图,图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出,沿木板滑行,这时,橡皮筋对小车做的功记为W,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,使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致。每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出。
(1)除了图中已有的实验器材外,还需要导线、开关、刻度尺和______________;
A.电源
B.秒表
C.小桶
D.沙子
(2)木板倾斜的目的是为了______________;
(3)若木板水平放置,小车在两条橡皮筋作用下运动,当小车速度最大时,关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置,下列说法正确的是______________;
A.橡皮筋处于原长状态
B.橡皮筋仍处于伸长状态
C.小车在两个铁钉的连线处
D.小车已过两个铁钉的连线
(4)在正确操作情况下,打在纸带上的点,并不都是均匀的,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);
A.A-D
B.C-H
C.E-H
D.G-K
(5)下面是本实验的数据记录表,从理论上讲,橡皮筋做的功Wn和物体速度vn变化的关系应是Wn______________。请运用表中测定的数据在上图所示的坐标系中作出相应的图象,并验证理论的正确性。
正确答案
(1)A
(2)平衡阻力
(3)B
(4)B
(5),图“略”
某探究学习小组的同学欲探究恒力做功与物体动能变化的关系,他们在实验室组装了一套如图所示的装置。他们找到的实验器材还有:打点计时器所用的学生电源一台、天平、刻度尺、导线、复写纸、纸带、小桶和沙子若干。将小车连接上纸带,用细线通过滑轮挂上小沙桶。
(1)某同学的实验步骤如下:用天平称量小车的质量M和沙与桶的总质量m,让沙桶带动小车加速运动,用打点计时器记录其运动情况,在打点计时器打出的纸带上取两点,测出这两点的间距,分别算出这两点的速度。
①本实验要使系统受到的摩擦力的影响降到最小,需要平衡摩擦力,该同学应如何操作?
答:__________________________________________。
②本实验认为小车所受的合外力等于沙与桶的重力,则该控制的实验条件是什么?
答:__________________________________________。
(2)在实验操作正确的前提下,若挑选的一条点迹清晰的纸带如图所示,已知相邻两个点间的时间间隔为T,从A点到B、C、D、E、F点距离依次为s1、s2、s3、s4、s5(图中未标出s3、s4、s5)。则由此可求得纸带上由B点到E点所对应的过程中,合外力对小车做的功W=______________;该小车动能改变量的表达式ΔEk=______________(结果用题中已知物理量的符号表示);若满足______________,则动能定理得证。
正确答案
(1)①调节木板倾角,使小车恰能匀速下滑;②
(2),
,
某实验小组采用如图所示的装置探究“合外力做功与速度变化的关系”。实验时,先接通电源再松开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点。小车所受到的拉力F为0.20N,小车的质量为200g。
(1)实验前,木板左端被垫起一些,使小车在不受拉力作用时做匀速直线运动。这样做的目的是______________。
A.为了平稳摩擦力
B.增大小车下滑的加速度
C.可使得细绳对小车做的功等于合外力对小车做的功
D.可以用质量较小的砝码就可以拉动小车,以满足砝码质量远小于小车质量的要求
(2)同学甲选取一条比较理想的纸带做分析。小车刚开始运动时对应在纸带上的点记为起始点O,在点迹清楚段依次选取七个计数点A、B、C、D、E、F、G,相邻计数点间的时间间隔为0.1s。测量起始点O至各计数点的距离,计算计数点对应小车的瞬时速度、计数点与O点之间的速度平方差、起始点O到计算点过程中细绳对小车做的功。其中计数点D的三项数据没有计算,请完成计算并把结果填入表格中。
(3)以W为纵坐标、以△v2为横坐标在方格纸中作出W-△v2图象。B 、C、E、F四点已经在图中描出,请在图中描出D点,并根据描点合理画出图象。
(4)根据图象分析得到的结论______________。
(5)同学乙提出利用上述实验装置来验证动能定理。如图所示是打点计时器打出的小车在恒力F作用下做匀加速直线运动的纸带,测量数据已用字母表示在图中。小车质量为m,打点计时器的打点周期为T。利用这些数据可以验证动能定理。请你判断这种想法是否可行?如果不行,说明理由。如果可行,写出必要的分析与推理。
正确答案
(1)AC
(2)0.857、0.734、0.0734
(3)描点,将五点连成通过原点的直线
(4)W与△v2成正比
(5)可行
从A到B的过程中,恒力做的功为WMN=FxMN
物体动能的变化量为
有FxMN=,说明合外力做功等于物体动能变化,即验证了动能定理
实验室可利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”。如图所示,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,用速度传感器记录通过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__________和拉力传感器的总质量;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将小车停在靠右方的C点,接通电源后释放小车,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。
③在小车中增加砝码,或___________,重复②的操作。
(2)下表是他们测得的一组数据,其中M是M1与小车中砝码质量之和,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
,F是拉力传感器受到的拉力,W是F在A、B间所作的功。表格中的ΔE3=___________,W3=___________。(结果保留三位有效数字)
(3)根据下表,请在下图中的方格纸上作出图线。
正确答案
(1)小车,改变钩码的个数
(2)0.619,0.610
(3)
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