- 牛顿运动定律
- 共29769题
如图所示为测量倾斜气垫导轨上滑块加速度的实验,A、B为气垫导轨上的两个光电门,当滑块从气垫导轨一端匀加速滑下,滑块上的挡光片通过光电门时,可通过连接在光电门上的电子仪器记录时间。
(1)若用一螺旋测微器测量挡光片的宽度,如右图所示,读数为d =____ __cm;
(2)若某次测得挡光片通过光电门A的时间为t1,从A到B的时间为t,挡光片通过光电门B的时间为t2,利用所测得的物理量来表达滑块加速度,则其表达式为a = 。(用题设中各物理量符号表示)
正确答案
(1)0.6724~0.6727 (2)
试题分析::(1)螺旋测微器的固定刻度读数为6.5mm.可动刻度读数为0.01×22.4mm=0.224mm,所以最终读数为:6.724mm=0.6724cm;
(2)由于遮光条通过光电门的时间极短,可以用平均速度表示瞬时速度.
滑块经过光电门A时的瞬时速度的表达式
滑块经过光电门B时的瞬时速度的表达式,
根据匀变速直线运动速度时间公式得:
“探究碰撞中的不变量”的实验中,入射小球m1=15g,原来静止的被碰小球m2=10g,由实验测得它们在碰撞前后的x-t图象如图所示,由图可 知,入射小球碰撞前的m1v1是_______,入射小球碰撞后的m1v1是_______,被碰小球碰撞后的m2v2是_______,由此得出结论_______
正确答案
0.015kg.m/s,0.0075kg.m/s,0.0075kg.m/s,碰撞中mv的矢量和是守衡的量
试题分析:x-t图像的斜率表示物体运动的速度,故从图中可得:
入射小球碰撞后的
被碰小球碰撞后的
故碰撞前后动量守恒,
点评:关键是知道图像的斜率表示物体运动的加速度
“探究力的平行四边形定则”的实验如图甲所示,其中A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细线的结点,OB和OC为细绳.图乙所示是在白纸上根据实验结果画出的图.
(1)图乙中的________是力F1和F2的合力的理论值;________是力F1和F2的合力的实际测量值.
(2)在实验中,如果将细绳也换成橡皮筋,那么实验结果是否会发生变化?答:________.(选填“变”或“不变”).
(3)本实验采用的科学方法是( )
正确答案
(1),
(2)不变(3)B
试题分析:(1)在验证力的平行四边形法则实验中,采用了等效替代的物理思想,对实验数据进行处理时,如图所示: 平行四边形中的对角线F是根据法则做图来的合力,因测量误差,它与二力的合力并不完全重合,即F是理论值,是实际值
(2)绳子起到的作用是标注拉力的方向,而橡皮条也可以,所以换掉以后不影响实验结果
(3)本实验中是根据分力与合力是等效的原理进行的,所以采用的是等效替代法,B正确;
(9分)现要用如图所示的装置探究“加速度与物体受力的关系”。小车所受拉力和及其速度可分别由拉力传感器和速度传感器记录下来。速度传感器安装在距离L= 48.0cm的长木板的A、B两点。
(1)实验主要步骤如下:
①将拉力传感器固定在小车上;
②平衡摩擦力,让小车在没有拉力作用时能做 ___________ 运动;
③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;
④接通电源后自C点释放小车,小车在细线拉动下运动,记录细线拉力F的大小及小车分别到达A、B时的速率vA、vB;
⑤改变所挂钩码的数量,重复④的操作。
(2)下表中记录了实验测得的几组数据,是两个速度传感器记录速率的平方差,则加速度的表达式a = ____ 。表中的第3次实验数据应该为a= ____ m/s2(结果保留三位有效数字)。
(3)如图所示的坐标纸上已经绘出了理论上的a-F图象。请根据表中数据,在坐标纸上作出由实验测得的a-F图线。
(4)对比实验结果与理论计算得到的两个关系图线,分析造成上述偏差的主要原因是 。
正确答案
(1)匀速直线
(2) , 2.44
(3)如图
(4)没有完全平衡摩擦力或拉力传感器读数偏大
试题分析:(1)平衡摩擦力后,小车在没有拉力作用时,应该能做匀速直线运动。
(2)小车从A到B匀加速运动,由运动学公式,得加速度
。将表中的第3次实验数据
和L=0.48m代入上式,解得a=2.44m/s2。
(3)描点后作出图象如图所示。
(4)实验所得图线为直线,但不过原点,当F有一定数值时,小车加速度仍为零,说明没有完全平衡摩擦力,也可能拉力传感器读数存在误差,即读数偏大。
某同学做《探索弹力和弹簧伸长的关系》的实验时,他先把弹簧放在光滑水平桌面上使其自然伸长,用直尺测出弹簧的原长为l0,再把弹簧竖直悬挂起来,然后用竖直向下的力F拉弹簧下端,测出弹簧的长度为l,把l-l0作为弹簧的伸长量x0 ;
(1)这样操作,由于弹簧自身重力的影响,最后作出F-x图象,可能是下图中_______图正确(其它操作都正确);
(2)若上题图中提供的x0、x1、F1、F0均作为已知量,则根据正确的图象能求出弹簧的劲度系数为K=_________
正确答案
(1)C;(2)F1/(x1-x0)
试题分析:(1)先把弹簧放在光滑水平桌面上使其自然伸长,再把弹簧竖直悬挂起来,在没施加拉力时,由于弹簧自身重力的影响弹簧长度就大于自然长度,即F-t图像横轴有截距故C正确
(2)由胡克定律有则
点评:中等难度。本题应注意,由于弹簧自重的影响图线横轴有截距,计算弹簧劲度系数时用图线的斜率。
(6分)(1)某同学用自己发明的新式游标卡尺测量小钢球的直径,新式卡尺将主尺上39mm在游标尺上均分成20等份。如图所示,则小钢球的直径为d=_____________cm。
(2)该同学又用螺旋测微器测量某电阻丝的直径,示数如图,则该金属丝的直径为 mm。
正确答案
1.035 1.195(±0.002)(每空3分,共6分)
试题分析:新式游标卡尺的测量原理和传统的游标卡尺相同,新式游标卡尺其游标尺上20个分度只有39mm,比主尺上的40个分度短1mm,它的测量精确度是:0.05mm,用它测得物体厚度为:10mm+0.05mm×7=10.35mm=1.035cm.
螺旋测微器的固定刻度为:1mm,可动刻度为19.5×0.01mm=0.195mm,所以最终读数为:1mm+0.195mm=1.195mm
(9分)测量小物块Q与平板P之间的动摩擦因数的实验装置如图所示。AB是半径足够大的光滑四分之一圆弧轨道,与水平固定放置的P板的上表面BC在B点相切,C点在水平地面的垂直投影为C′。重力加速度大小为g。实验步骤如下:
①用天平称出物块Q的质量m;
②测量出轨道AB的半径R、BC的长度L和CC′的长度h;
③将物块Q在A点从静止释放,在物块Q落地处标记其落点D;
④重复步骤③,共做10次;
⑤将10个落地点用一个尽量小的圆围住,用米尺测量圆心到C ′ 的距离s。
⑴用实验中的测量量表示:
(Ⅰ)物块Q到达B点时的动能EkB= ;
(Ⅱ)物块Q到达C点时的动能EkC= ;
(Ⅲ)在物块Q从B运动到C的过程中,物块Q克服摩擦力做的功Wf = ;
(Ⅳ)物块Q与平板P之间的动摩擦因数μ= 。
⑵回答下列问题:
(Ⅰ)实验步骤④⑤的目的是 。
(Ⅱ)已知实验测得的μ值比实际值偏大,其原因除了实验中测量量的误差之外,其它的可能是 ________________。(写出一个可能的原因即可)。
正确答案
(1);(1分)
;(2分)
;(1分)
;(1分)
(2)减小实验的偶然误差;(2分)圆弧轨道与滑块间有摩擦 (2分)或答空气阻力也得分
试题分析:(1)从A到B,由动能定理得:,则物块到达B时的动能
;离开C后,物块做平抛运动,水平方向:
,竖直方向:
,物块在C点的动能
;由B到C过程中,由动能定理得:
,克服摩擦力做的功为
;由
,则
.
(2)实验步骤④⑤的目的,是通过多次实验减小实验结果的误差;实验测得的μ值比实际值偏大,其原因除了实验中测量误差之外,其他的可能是圆弧轨道存在摩擦,接缝B处不平滑等.
用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的电源为学生电源,输出电压为6V的交流电和直流电两种。重锤从高处由静止开始下落,重锤上拖着的纸带打出一系列的点。对纸带上的点痕进行测量,即验证机械能守恒定律。
(1)下面列举了该实验的几个操作步骤
E.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能。
其中没有必要进行的或者操作不当的步骤是 。(将字母填在横线处)
(2)通过做图像的方法可以剔除偶然误差较大的数据,提高试验的准确程度。某同学利用上图所示实验装置打出了纸带,测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h,算出了各计数点对应的速度v,以h为横轴,以v2为纵轴划出了如图的图线。图线的斜率k与当地的重力加速度g的关系是 。图线未过原点O,可能是实验操作时 。
正确答案
(1)BCD (2)K="2g" 先释放重物,后接通电源
试题分析:(1)B中应将打点计时器接到电源的交流电源上;C中由于要验证的是mgh=,等式的两边都有m,所以不必要测重锤的质量;D中应该先接通电源后放开夹子;(2)因为mgh=
,即
,所以
函数关系的斜率k="2g;" 图线未过原点O,可能是实验操作时先释放重物,后接通电源。
(12分)小明同学在学习了圆周运动的知识后,设计了一个课题, 名称为:快速测量自行车的骑行速度。他的设想是:通过计算脚踏板转动的角速度,推算自行车的骑行速度。经过骑行,他得到如下的数据:在时间t内脚踏板转动的圈数为N;
(1)那么脚踏板转动的角速度= ;
(2)要推算自行车的骑行速度,从以下选项中选出还需要测量的物理量是(填写前面的序号) ;
①.链条长度L1
②.曲柄长度L2
③.大齿轮的半径r1
④.小齿轮的半径r2
⑤.自行车后轮的半径R
(3)自行车骑行速度的计算式v= .(用所给物理量及所测物理量字母表示)
正确答案
(1)(2)③④⑤ (3)
试题分析:(1)周期,角速度为
(2)有了脚踏板的角速度,再测量出大齿轮的半径,就可以根据求出大齿轮边缘处的线速度,也等于小齿轮边缘处的线速度,再测量小齿轮的半径就可以知道小齿轮的角速度,也等于后轮的角速度,再测出后轮半径,就可以知道后轮边缘处的线速度,即自行车的运动速度,所以还要测量的物理量是“③.大齿轮的半径r1;④.小齿轮的半径r2;⑤.自行车后轮的半径R”。
在做“验证机械能守恒定律”的实验时,同学们设计了两种方案来进行实验,其装置分别如图甲和乙。
(1)比较这两种方案, (填“甲”或“乙”)方案好些;
(2)某小组同学开始实验时情形如图丙所示,接通电源释放纸带。请指出该组同学在实验 操作中存在的两处明显错误或不当的地方:
① ,②___ _;
(3)另一小组同学在实验中得到一条纸带,已知相邻两个计数点之间的时间间隔T=0.02s,且测得每两个计数点间的距离如图丁中所示,但有两处记录的数据被污染。则根据剩余数据计算出的物体运动的加速度a= m/s2;由此判断,该纸带是采用实验方案 (填“甲”或“乙”)得到的。
正确答案
(1)甲(2)①打点计时器接了直流电源,②重物离打点计时器太远(3)9.75 甲
甲方案重物做自由落体运动,所受阻力小于在斜面上滑动物体所受的阻力,所以甲方案比较好。如图丙所示开始实验时情形,在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方是①打点计时器接了直流电源,打点计时器不能工作;②重物离打点计时器太远,纸带不能有效利用。根据△x=gT2可得,DE-AB=3 gT2,解得物体运动的加速度a=9.75m/s2;由于接近重力加速度的标准值,所以该纸带是采用实验方案甲得到的
(6分)“测量纸带运动加速度”实验中利用打点计时器得到一条纸带,纸带上 A、B、C、D、E、F、G这些点的间距如图中标示,其中每相邻两点间还有4个点未画出。根据测量结果计算:(1)打C点时纸带的速度大小:_______________m/s;(2)纸带运动的加速度大小:________________m/s2。(结果保留3位有效数字)
正确答案
(6分)1.18 m/s; 1.50 m/s2。
(1)C点为BD的中间时刻,由中间时刻的瞬时速度等于平均速度可知(2)加速度可以由逐差法求得
1.50m/s2
某同学在“研究平抛运动”的实验中有如下操作步骤,
①试按合理的顺序将步骤序号填在下面的线上:_________________________。
A.用铅笔在白纸上记下抛出点位置O
B.取下白纸,用平滑曲线连接小球依次通过的各点,得出平抛运动轨迹
C.用重锤线和直尺画出过O点的竖直线oy;用三角板画出过O点的水平线ox
E.每次都从斜槽的同一位置处由静止释放小球,并用铅笔在白纸上依次记下小球通过各点的位置
D.安装斜槽,并使槽的末端切线沿水平方向,将白纸钉在木板上,并竖直固定木板
F.在平抛运动轨迹上取A、B、C三点,用三角板和刻度尺,分别量出三点的水平位移x和竖直位移y
G.利用水平和竖直位移x、y,计算三次平抛的初速Vo,再求出三次的平均值作为测量最后结果
②在D中“使槽的末端切线沿水平方向”的目的是为了保证 ;在E中“每次都从斜槽的同一位置处由静止释放小球”的目的是为了保证 。
正确答案
(1)DACEBFG (2)初速度沿水平方向,初速度大小相同
试题分析:①安装实验装置:D A C,进行实验:E 处理数据:BFG,故顺序为:DACEBFG
②“使槽的末端切线沿水平方向”的目的是为了保证初速度沿水平方向,“每次都从斜槽的同一位置处由静止释放小球”的目的是为了保证初速度大小相同
点评:平抛运动实验是一个重点实验,所以一定要理解实验原理,会根据运动学规律处理实验数据
(1)实验室中我们使用的电火花式打点计时器应该接220V的 (填:直流电 或 交流电),它在纸带上打出的相邻的两个点的时间间隔为 s.
(2)如图所示为同一打点计时器在四条水平运动的纸带上打出的点,四条纸带的ab间距相等,则a , b 间的平均速度最小的是哪一条? 【 】
正确答案
(1)交流电; 0.02 s. (2) D
试题分析:(1)电火花式打点计时器和电磁打点计时器不一样,电磁打点计时器使用6V交流低压电源,电火花式打点计时器使用220V交流电,频率为50Hz,即周期为0.02s,它在纸带上打出的相邻的两个点的时间间隔为0.02s。
(2)四条纸带中,只有D的点最多,即打点时间最长,由于ab间距相等,所以D的速度最小。
点评:容易题。
(6分)如图所示是某同学在“研究匀变速直线运动”的实验中获得的一条纸带。
(1)已知打点计时器电源频率为50 Hz,则纸带上打相邻两点的时间间隔为________。
(2)A、B、C、D是纸带上四个计数点,每两个相邻计数点间有四个点没有画出。从图7中求出C点对应的速度是______m/s,运动的加速度是 m/s2。(计算结果保留三位有效数字)
正确答案
(1)0.02 s(没有单位得0分);(2)0.210(2分),0.600 (2分)(有效数字均三位,没有的不得分)
试题分析:(1)由于电源频率为50 Hz,故纸带上打相邻两点的时间间隔为0.02s;
(2)C点对应的速度大小就是BD间的平均速度的大小,即vC==0.210m/s;运动的加速度a=
=0.600m/s2;
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选得纸带如下图所示.其中O是起始点,A、B、C、D、E是打点计时器连续打下的5个点,打点频率为50Hz该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C、D、E各点的距离,并记录在图中(单位:cm)
(1)这五个数据中不符合有效数字读数要求的是 点读数。(填A、B、C、D或E)
(2)实验时,在释放重锤 (选填“之前”或“之后”)接通打点计时器的电源,在纸带上打出一系列的点。
(3)该实验中,为了求两点之间重锤的重力势能变化,需要知道重力加速度g的值,这个g值应该是:
A.取当地的实际g值; B.根据打出的纸带,用Δs=gT2求出;
C.近似取10m/s2即可; D.以上说法都不对。
(4)如O点到某计时点的距离用h表示,重力加速度为g,该点对应重锤的瞬时速度为v,则实验中要验证的等式为 。
(5)若重锤质量m=2.00×kg,重力加速度g=9.80m/
,由图中给出的数据,可得出从O到打下D点,重锤重力势能的减少量为 J,而动能的增加量为 J(均保留3位有效数字)。
正确答案
(1)B (2)之前 (3)A (4) (5)0.380 J, 0.376 J
试题分析:(1)所有的数都保留小数点后两位,只有耿一位,因此B读数不对;
(2)实验过程中都是先接通电源,再放手重锤,
(3)重力势能中的g应取当地重力加速度g的值
(4)根据机械能守恒:两边消去m可得:
(5)重力势能的减小量,打D点的速度为CE段的平均速度,即:
,
因此动能的增量D点的动能为
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