- 牛顿运动定律
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某同学用如图甲所示装置探究“弹力和弹簧伸长的关系”,弹簧的上端与标尺的零刻度对齐,他先读出不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度,然后在弹簧下端挂上钩码,并逐个增加钩码,依次读出指针所指的标尺刻度x(弹簧始终未超过弹性限度),根据所测数据,在图乙所示的坐标纸上作出了弹簧指针所指的标尺刻度x与钩码质量m的关系曲线,则图线与x轴交点的纵坐标值的物理意义是 ;该弹簧的劲度系数k= N/m(g取10m/s2,保留三位有效数字)
正确答案
弹簧的自然长度(原长)为6cm 26.0
试题分析:图线与x轴交点的纵坐标值为,不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度,即弹簧的自然长度为6cm。
图线斜率为弹簧的劲度系数,由图可得该弹簧的劲度系数为
点评:注意纵轴截距的物理意义,计算弹簧劲度系数时用图线的斜率。
用单摆测重力加速度时,某同学在利用单摆测重力加速度的实验中,若测得重力加速度偏大,则可能是( )
正确答案
BD
略
(1)一种游标卡尺,它的游标尺上有50个小的等分刻度,总长度为49mm。用它测量某物体长度,卡尺示数如图所示,则该物体的长度是 cm。
(2)、一打点计时器固定在斜面上某处,一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下,如图所示.图是打出的纸带的一段.
①已知打点计时器使用的交流电周期为T,利用图(b)给出的数据(用字母表示)可求出小车下滑的加速度a=___ __.
②为了求出小车与斜面间的动摩擦因数,还需要测量的物理量有_______________.用测得的量及加速度a表示小车与斜面间的动摩擦因数
=_______________.
正确答案
(1)4.120 cm(2)、①a=(S6+S5+S4-S3–S2-S1)/9T2 ②斜面上任两点处间距l及对应的高度差h. (若测量的是斜面的倾角
,则
)
试题分析:(1)游标卡尺的读数规则为:先读出主尺示数,再读出游标卡尺上与主尺对应的是第几个格,用格数乘以精确度(0.02)得出游标读数,两部分相加,得出结果,本题中主尺读数为41mm,游标尺上的第10个刻度线与主尺刻度线对齐,所以游标读数为0.02×10mm=0.20mm,所以实际读数为4.120cm.
(2)①已知打点计时器使用的交流电周期为T,利用图(b)给出的数据(用字母表示)可求出小车下滑的加速度
②小车在下滑过程受重力、支持力、摩擦阻力.设斜面倾角为θ
将重力分解,由牛顿第二定律得:
加速度可以运用运动学公式△x=at2求得.
为了求出小车在下滑过程中所受的阻力,那么我们需要测量小车质量,倾角直接测量很困难.我们可以测出斜面上任意两点间的距离L及这两点的高度差h,通过代替.为了求出小车与斜面间的动摩擦因数
,还需要测量的物理量有斜面上任两点处间距l及对应的高度差h..用测得的量及加速度a表示小车与斜面间的动摩擦因数
=
.
点评:
在“验证机械能守恒定律”的某次实验中,质量m=1kg的重物自由下落,在纸带上打出一系列的点,如图所示(相邻记数点时间间隔为0.02s,g取9.8m/s2,有数值计算的结果保留2位有效数字),那么:
(1)纸带的________(填“左”或“右”)端与重物相连;
(2)打点计时器打下计数点B时,物体的速度vB=________;
(3)从起点P到打下计数点B的过程中物体的重力势能减少量△EP=_____,此过程中物体动能的增加量△Ek=______;
(4)通过计算,数值上△EP________△Ek(填“<”、“ >”或 “=”),这是因为____________。
正确答案
(1)左;(2)0.98m/s; (3)△Ep=0.49J,△Ek=0.48J;(4)“>”,有机械能损失(其他合理解释均可)
本题考查的是验证机械能守恒定律的实验问题。重物自由下落,可根据自由下落的特点知道,点的距离短的那端,即最左端是挂重物的地方。,
,显然
,原因是有能量损失;
(1) 在“测定金属丝的电阻率”的实验中,用螺旋测微器测量一根铜丝的直径d,螺旋测微器的测量精度为________mm;其中一次测量结果如右图所示,读数为d=________cm.
(2)为了提高电阻率的测量精度,以下措施不必要的是___
正确答案
(1)0.01 、1.0295(1.0294~1.0297) (2)C
试题分析:(1)螺旋测微器的精度为0.01mm,主尺读数为10mm,可动刻度读数为29.5×0.01mm,所以读数为10mm+29.5×0.01mm="1.0295cm" (2)测量电阻时,只需要测量三次,所以滑动变阻器不需要采用分压接法
点评:难度较小,滑动变阻器的连接方式首选限流式,如果测量范围和电压表标称值不能满足要求再使用分压接法
探究物体的加速度与力、质量的关系实验如下:
(1)在探究物体的加速度与力的关系时,应保持 不变,分别改变施加在物体上的水平拉力F,测出相对应的加速度a.
(2)该同学根据实验数据作出了加速度a与拉力F图线如右图,该图线不通过坐标原点,试分析图线不通过坐标原点的原因.
答: .
(3)在探究物体的加速度与物体质量的关系时,应保持 不变,分别改变物体的质量m,测出相对应的加速度a.
(4)如果图象是通过坐标原点的一条直线,则说明 .
A.加速度a与质量m成正比 B.加速度a与质量m成反比
C.质量m与加速度a成反比 D.质量m与加速度a成正比
(5)在研究物体的“加速度、作用力和质量” 三个物理量的关系时,我们用实验研究了小车“在质量一定的情况下,加速度和作用力的关系”;又研究了“在作用力一定的情况下,加速度和质量之间的关系”。这种研究物理问题的科学方法是( )
(A)建立理想模型的方法 (B)控制变量法 (C)等效替代法 (D)类比法
正确答案
(1) 质量 (2)没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足 (3) 力
(4) B (5)B
试题分析:(1) 探究物体的加速度与力、质量的关系采用的是控制变量法,所以在探究物体的加速度与力的关系时,应保持质量不变(2)该图线与横轴有交点,说明当a等于0时,拉力F不等于零,说明没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足(3)在探究物体的加速度与物体质量的关系时,应保持力不变(4)由牛顿第二定律的公式可知可知
图象是通过坐标原点的一条直线,则说明F为定值,加速度a与质量m成反比(5)在研究物体的“加速度、作用力和质量” 三个物理量的关系时,物理问题的科学方法是控制变量法,故选B
点评:难度较小,本实验因为验证F与m、a的关系,所以需要保证F成倍数变化,看a是否成倍数变化,所以实验前应平衡掉摩擦力
在“用单摆测定重力加速度”的实验中。
(1)若测量出单摆摆长为l,用秒表记录下单摆完成n次全振动所用的
时间t。重力加速度的表达式g = (用直接测量量表示)。
(2)某同学用最小刻度为1mm的刻度尺测量摆长。其中一次测量结果
如图甲所示,悬点O与刻度尺零刻线对齐,图中摆长读数为
cm。
(3)为了减小实验误差,某同学用图象法处理实验数据。他通过改变摆长,测得了多组摆长l和对应的周期T。作出T 2-l图象如图乙所示。若图线的斜率为k,由图线可知重力加速度g = 。
正确答案
(1) (2)98.11~98.19 (3)
(1)由单摆的周期公式可求出重力加速度表达式为
(2)注意读数要有估读位(3)由公式可知
,图线斜率为k=
,则g =
电磁打点计时器是可以记录物体运动信息的仪器,其工作电压约为 V;电源频率是50Hz, 则它每隔 s打一次点。在测定匀变速直线运动加速度实验中,某次实验纸带的记录如上图所示,每打5个点取一个记数点,分别标明0、1、2、3、4。量得x1=30.0mm,x2=36.0mm,x3=42.0mm,x4=48.0mm,则打印点2时小车的瞬时速度v2= m/s;物体的加速度a= m/s2
正确答案
4-6V 0.02S 0.39 m/s 0.6 m/s2
试题分析:电磁打点计时器的工作电压约为4-6V,打点的时间间隔是,每打5个点取一个记数点,相邻两计数点间的间隔是T=0.1s,
,由
得到
。
点评:本题学生熟练掌握会根据纸带求任一点的瞬时速度,若是匀变速运动会据纸带求其运动的加速度。
读出下面图中游标卡尺与螺旋测微器的读数,游标卡尺读数为________mm,螺旋测微器读数为________mm。
正确答案
16.60或15.55 m m(2分), 5.693 mm(2分)。(5.692-5.696)mm.
略
如图所示,在“研究平抛物体运动”的实验中,用一张印有小方格的纸记录轨迹,小方格的边长为。若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示,则小球平抛的初速度的计算式为
= ;小球经b点的竖直速度___________;抛出点在a点上方的高度___________。(结果用
、
表示)
正确答案
,
,
试题分析:小球在竖直方向上做自由落体运动,在相等的时间内走过的位移差是一个定值,所以有,在水平方向上做匀速直线运动,所以
小球在b点的竖直速度为ac两点的竖直平均速度,故,在b点的速度为:
a点竖直方向的速度为,而
,联立解得:
点评:匀变速直线运动的一切规律都适用于自由落体运动
某探究学习小组的同学们欲探究“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。该学习小组的同学想用砂和砂桶的重力作为滑块受到的合外力,探究滑块所受合外力做功与滑块动能变化的关系。为了实现这个想法,该小组成员提出了以下实验措施,你认为有效的是:( )
正确答案
BDE
保持砂和砂桶的质量远小于滑块质量,A错;B对;把木板的左端垫起适当的高度以平衡摩擦力,C错;D对;
(6分)在“探究小车的速度随时间变化的规律”的实验中,某同学操作过程中有以下实验步骤:
E.把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上,并使附有定滑轮的一端伸出桌面;
F.将纸带固定在小车尾部,并穿过打点计时器的限位孔;G.换上新纸带,重复操作两次。
(1)其中有错误的步骤是 ;应改正为 。
(2)将改正后的步骤按合理的顺序写在横线上: 。
正确答案
(6分)(1)①A
②应先接通电源,再放开纸带
(2)步骤顺序为:E、B、C、F、A、D、G
(1)拉住纸带,将小车移至靠近打点计时器处,先接通电源,再放开纸带(2)由本实验的实验步骤可知顺序为E、B、C、F、A、D、G
在测定匀变速直线运动的加速度的实验中,使用如下图所示的打点计时器测量小车做匀变速直线运动的加速度。根据打点计时器构造图,指出部件7的名称:__________。实验得到的一条纸带如下图所示,0、1、2、3……是选用的计数点,每相邻的计数点间还有4个打出的点没有在图上标出。图中还画出了某次实验将米尺靠在纸带上进行测量的情况,读出图中所给的计数点1的读数是_______cm。计算出物体的加速度的大小是_____m/s2(计算结果保留三位有效数字)。
正确答案
复写纸 12.60cm 1.60 m/s2
略
在做“研究匀变速直线运动”的实验时,某同学得到一条用打点计时器打下的纸带如图所示,并在其上取了A、B、C、D、E、F、G等7个计数点,每相邻两个计数点间还有4个点,图中没有画出,打点计时器接周期为T=0.02s的交流电源。
(1)计算的公式为
(用给定字母表示);
(2)若测得,物体的加速度
m/s2。(结果保留三位有效数)
正确答案
3.00
试题分析:因为每相邻两个计数点间还有4个点,所以相邻的计数点之间的时间间隔为5T.
利用匀变速直线运动规律可知时间中点的速度等于平均速度,故根据匀变速直线运动的推论公式△x=a
可得,
在“用单摆测定重力加速度”的实验中,测得单摆摆角小于5°,完成n次全振动的时间为t,用毫米刻度尺测得摆线长为L,用螺旋测微器测得摆球直径为d。
(1) 从上图可知,摆球直径d的读数为________mm.
(2) 实验中有个同学发现他测得重力加速度的值偏大,其原因可能是( )
正确答案
(1)5.980mm (2)C
试题分析:(1)摆球直径d的读数为5.5mm+0.01mm×48.0="5.980mm." (2)根据,若悬点未固定紧,振动中出现松动,使摆线增长了,则测得的周期T偏小,g偏大,A错;摆球质量不影响周期,B错;把n次全振动时间误当成(n+1)次全振动时间,则测得的周期T偏小,g偏大,选项C正确;以摆线长作为摆长来计算,则L偏小,g偏小,选项D错误。
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