- 实验：探究功与速度变化的关系
- 共351题
在研究平抛运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长L＝1.25 cm，若小球在平抛运动途中的几个位置如图中a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度的计算式为v0＝________(用L、g表示)，其值是________．（g = 9.8m/s2）
正确答案
试题分析：平抛运动的竖直分运动是自由落体运动，即初速度为零的匀加速度直线运动。水平分运动是匀速直线运动。由水平方向
(8分)某同学设计了一个如图所示的装置来测定滑块与木板间的动摩擦因数，其中A为滑块，B和C是质量可调的砝码，不计绳和滑轮的质量及它们之间的摩擦．实验中该同学在砝码总质量(m＋m′＝m0)保持不变的条件下，改变m和m′的大小，测出不同m下系统的加速度，然后通过实验数据的分析就可求出滑块与木板间的动摩擦因数．
(1)该同学手中有打点计时器、纸带、10个质量均为100克的砝码、滑块、一端带有定滑轮的长木板、细线，为了完成本实验，得到所要测量的物理量，还应有 ( )．
A．秒表 B．毫米刻度尺 C．天平 D．低压交流电源
(2)实验中，该同学得到一条较为理想的纸带，如图所示，从清晰的O点开始，每隔4个点取一计数点(中间4个点没画出)，分别记为A、B、C、D、E、F，各计数点到O点的距离为OA＝1.61 cm，OB＝4.02 cm，OC＝7.26 cm，OD＝11.30 cm，OE＝16.14 cm，OF＝21.80 cm，打点计时器打点频率为50 Hz，则由此纸带可得到打E点时滑块的速度v＝______m/s，此次实验滑块的加速度a＝_____m/s2.(结果均保留两位有效数字)
(3)在实验数据处理中，该同学以m为横轴，以系统的加速度a为纵轴，绘制了如图所示的实验图线，结合本实验可知滑块与木板间的动摩擦因数μ＝_______.(g取10 m/s2)
正确答案
(1)BD (2)0.53 0.81 (3)0.3
试题分析：(1)打点计时器通过打点即可知道时间，故不需要秒表，故A错误．实验需要测量两点之间的距离，故需要毫米刻度尺和，故B正确．本实验中可以不测滑块的质量，而且砝码的质量已知，故天平可以不选，故C错误．打点计时器要用到低压交流电源，故D正确．故选：BD．
(2)纸带上计数点间的时间间隔T＝0.1 s，由v
(3)对A、B、C系统由牛顿第二定律知
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
（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）
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
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
①
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
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。
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
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
在“验证力的平行四边形定则”实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上A点，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套。实验中需用两个弹簧秤分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条至某一确定的O点，如图5所示。某同学认为在此过程中必须注意以下几项：
Ａ．两弹簧秤的拉力必须等大
Ｂ．同一次实验过程中，O点的位置不允许变动
Ｃ．为了减小误差，两弹簧秤的读数必须接近量程
其中正确的是___________。（填选项前的字母）
正确答案
B
在“验证力的平行四边形定则”实验中，两个力共同作用的效果，与一个力单独作用效果相同，即同一次实验过程中，O点的位置不允许变动，两弹簧秤的拉力不能超过量程，但是不一定大小相等，故正确选项有B
（4分）电磁打点计时器是一种使用交流电源工作的计时仪器，当电源频率是50Hz时，振针每隔 s打一个点。当电源频率低于50Hz时，如果仍按50赫兹计算，则测量的速度将比物体的真实速度 。（填“偏大”、“偏小”或“不变”）
正确答案
（4分）0.02，偏大
当电源频率是50Hz时，周期为1/f=0.02s，速度v=s/t测量的时间偏小，速度偏大
在追寻科学家研究足迹的过程中，某同学为探究恒力做功和物体动能变化间的关系，采用了如图（ l ）所示的“探究物体加速度与物体质量、受力之间关系”的实验装置．
①实验时，该同学想用钩码的重力表示滑块受到的合力，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措施是______和______；
②如图（ 2 ）所示是实验中得到的一条纸带，其中 A、B、C、D、E、F 是连续的六个计数点，相邻计数点间的时间间隔为 T，相邻计数点间距离已在图中标出，测出小车的质量为 M，钩码的总质量为 m．从打 B 点到打 E 点的过程中，为达到实验目的，该同学应该寻找______ 和______之间的数值关系（用题中和图中的物理量符号表示）．
正确答案
①由于小车运动过程中会遇到阻力，同时由于小车加速下降，处于失重状态，拉力小于重力，故要使拉力接进勾码的重量，要平衡摩擦力，以及要使勾码的质量远小于小车的质量；
故答案为：保证钩码的总质量远小于滑块的质量，平衡摩擦力．
②B点速度为：vB=
△x1+△x2
2T
E点速度为：vE=
△x4+△x5
2T
故动能增量为：
△x4+△x5
2T
)2-
△x1+△x2
2T
)2
拉力做的功为：W=mg（△x2+△x3+△x4）
故答案为：mg（△x2+△x3+△x4），
△x4+△x5
2T
)2-
△x1+△x2
2T
)2．
I某同学在做利用橡皮筋探究功与速度变化关系的实验时，小车在橡皮筋的作用下拖着纸带由静止运动到木板底端，下列操作不正确的是
A．每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值
B．每次实验中，橡皮筋拉伸的长度必要保持一致
C．放小车的长木板应该尽量使其水平
D．先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出
Ⅱ在探究平抛运动的规律时，可以选用下列各种装置图，以下说法合理的是
A．选用装置1研究平抛物体竖直分运动，只能用眼睛看A、B两球是否同时落地
B．选用装置2要获得细水柱所显示的平抛轨迹，弯管末端B一定要水平
C．选用装置3要获得钢球的平抛轨迹，每次不一定要从斜槽上同一位置由静止释放钢球
D．除上述装置外，也能用数码照相机拍摄钢球做平抛运动每秒15帧的录像获得平抛轨迹
Ⅲ．甲乙两个同学共同做“验证牛顿第二定律”的实验，装置如图所示．
①两位同学用砝码盘（连同砝码）的重力作为小车（对象）受到的合外力，需要平衡桌面的摩擦力对小车运动的影响．他们将长木板的一端适当垫高，在不挂砝码盘的情况下，小车能够自由地做______运动．另外，还应满足砝码盘（连同砝码）的质量m______小车的质量M（填“远小于”、“远大于”或“近似等于”）．
接下来，甲同学研究：在保持小车的质量不变的条件下，其加速度与其受到的牵引力的关系；乙同学研究：在保持受到的牵引力不变的条件下，小车的加速度与其质量的关系．
②甲同学通过对小车所牵引纸带的测量，就能得出小车的加速度a．下图是某次实验所打出的一条纸带，在纸带上标出了5个计数点，在相邻的两个计数点之间还有4个点未标出，图中数据的单位是cm．
实验中使用的电源是频率f=50Hz的交变电流．根据以上数据，可以算出小车的加速度a=______m/s2．（结果保留三位有效数字）
正确答案
I、在做利用橡皮筋探究功与速度变化关系的实验时，小车在橡皮筋的作用下拖着纸带由静止运动到木板底端过程中，由动能定理知应探究W=
本题要求选错误的，故选AC．
Ⅱ、在探究平抛运动的规律时，选用装置1研究平抛物体竖直分运动时，由于视觉暂留原因不能用眼睛看A、B两球是否同时落地，应通过耳朵听是否同时落地，故A错误；
选用装置2要获得细水柱所显示的平抛轨迹，弯管末端B一定要水平，B正确；
选用装置3要获得钢球的平抛轨迹，每次一定要从斜槽上同一位置由静止释放钢球，这样小球离开斜槽末端时速度才能相同，故C错误；
除上述装置外，也能用数码照相机拍摄钢球做平抛运动每秒15帧的录像获得平抛轨迹，故D正确．
故选BD．
Ⅲ、①“验证牛顿第二定律”的实验中，为使绳子拉力为小车受到的合力，应先平衡摩擦力，方法是将长木板的一端适当垫高，在不挂砝码盘的情况下，小车能够自由地做匀速直线运动，另外为使绳子拉力等于砝码盘（连同砝码）的质量，必须满足满足砝码盘（连同砝码）的质量m远小于小车的质量M的条件．
②由△x=a
故答案为ⅠAC，ⅡBD，Ⅲ①匀速直线运动，远小于，②0.343
（1）如图所示为验证牛顿第二定律的实验装置示意图，该实验和测定匀变速直线运动加速度的实验比较，在实验器材上
①用小桶和砂子代替跨过滑轮的钩码，其目的是______
②在实验器材上主要增加了______（填实验仪器）
③为了减少实验误差，在实验器材上应注意______
（2）下面是按实验要求装置好器材后，进行的实验步骤：
①用天平测出小车和小桶的质量，备用砝码，使小车与砝码的总质量远大于小桶与砂子的总质量．
②挂上小桶，放进砂子，接通打点计时器的电源、放开小车，在纸带上打下一系列的点．
③保持小车的质量不变，改变砂桶里砂子的质量，测出加速度，重复几次．
④保持砂桶里砂子的质量不变，在小车里加砝码，测出加速度，重复几次．
上述实验中，漏掉一个重要的实验步骤是______．
正确答案
（1）①用小桶和砂子代替跨过滑轮的钩码，因为砂子可以少量增加，微量调节对小车施加的外力．
②由于需测量砂子的质量，在实验器材上主要增加了天平．
③为了减少实验误差，使得砂和砂桶的重力等于细绳的拉力，需使得砂和砂桶的总质量远小于小车的质量．
（2）在实验时，需平衡摩擦力，使得绳子的拉力等于小车所受的合力，所以在实验步骤中漏掉了平衡摩擦力，将长木板不带滑轮一端轮一端垫一小木板移动小木板，使小车在长木板上匀速直线运动．
故答案为：（1）①可以少量增加砂子，微量调节对小车施加的外力；②天平；③砂和砂桶的总质量远小于小车的质量．（2）平衡磨擦力，将长木板不带滑轮一端轮一端垫一小木板移动小木板，使小车在长木板上匀速直线运动．
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