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题型:简答题
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简答题

随着航天技术的发展,许多实验可以搬到太空中进行。飞船绕地球做匀速圆周运动时,无法用天平称量物体的质量。假设某宇航员在这种环境下设计了如图所示装置(图中O为光滑的小孔)来间接测量物体的质量:给待测物体一个初速度,使它在桌面上做匀速圆周运动,设飞船中具有基本测量工具。

(1)物体与桌面间的摩擦力可以忽略不计,原因是_____________________;

(2)实验时需要测量的物理量是弹簧秤示数F、_______________________________;(写出描述物理量的文字和符号)

(3)待测物体质量的表达式为________________

正确答案

(1) 物体与接触面间几乎没有压力,摩擦力恢复恢复几乎为零_;(2) 圆周运动的周期T_轨道半径R(3)

试题分析:(1)弹力是产生摩擦力的前提条件,没有摩擦力一定没有弹力.由题,物体与桌面间的摩擦力可以忽略不计,其原因是物体与接触面间几乎没有压力,摩擦力几乎为零.

(2)、(3)据题,物体在桌面上做匀速圆周运动,物体与桌面间的摩擦力忽略不计,由弹簧秤的拉力提供物体的向心力.根据牛顿第二定律得:得到:

所以实验时需要测量的物理量是弹簧秤示数F、圆周运动的半径R和周期T.

点评:本题是实际问题的近似,基本原理是合力提供向心力,根据关系式确定需要测量的物理量.

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题型:简答题
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简答题

(1)研究小车匀变速直线运动的实验装置如图(a)所示其中斜面倾角θ可调,打点计时器的工作频率为50Hz。纸带上计数点的间距如图(b)所示,其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出。

①部分实验步骤如下:

上述实验步骤的正确顺序是:                        (用字母填写)

②图(b)中标出的相邻两计数点的时间间隔T=                   s

③计数点5对应的瞬时速度大小计算式为v5=                

④为了充分利用记录数据,减小误差,小车加速度大小的计算式应为a=              

(2)图(a)是测量电阻Rx的原理图。学生电源输出电压可调,电流表量程选0.6A(内阻不计),标有长度刻度的均匀电阻丝ab的总长为30.0cm。

①根据原理图连接图(b)的实物图。

②断开S2,合上S1;调节电源输出电压为3.0V时,单位长度电阻丝的电压u=          V/cm.记录此时电流表A1的示数。

③保持S1闭合,合上S2;滑动c点改变ac的长度L,同时调节电源输出电压,使电流表A1的示数与步骤②记录的值相同,记录长度L和A2的示数I。测量6组LI值,测量数据已在图(c)中标出,写出RxL、I、u的关系式Rx=     ;根据图(c)用作图法算出Rx=    Ω。

正确答案

(1)①DCBA ②0.1  ③ ④

(2)①连线如图所示   ②0.1    ③  5.92

(1)①先安装打点计时器,让纸带穿过限位孔,再放小车连纸带,然后接通电源释放小车,最后关电源取纸带。②相邻两个计数点间的时间间隔。③根据匀变速直线运动一段时间内中间时刻的瞬时速度等于平均速度,得到计数点5对应的瞬时速度大小;④用逐差法求得小车的加速度

(2)①找最长支路,最后将S2、A2Rx并入即可。②断开S2,合上S1,电阻丝两端的电压为3V,则金属丝单位长度的电压为。③由于安培表A1的示数不变,因此 ac段单位长度上的电压不变,Rx两端的电压为Lu,根据欧姆定律有,那么,作出坐标纸上的图象,则图象的斜率,求得

【考点定位】(1)研究小车匀变速直线运动的实验,实验步骤、数据处理。容易题

(2)比例法测定值电阻,实物连接、电阻定律、欧姆定律、图象法处理数据。

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题型:简答题
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简答题

如图所示,均匀光滑直杆AB长为L,可绕光滑固定转轴O转动,O在距B点处.在水平杆的另一端A下摆经过的轨迹上安装光电门,用来测量A端的瞬时速度vA,光电门测量位置和距转轴O的高度差h可以调节,有一质量为m的小球套在光滑杆上,重力加速度g取10m/s2

(1)若杆的质量忽略不计,小球固定在杆OA的中点处,由静止释放杆,请写出光电门测量到的速度vA与高度差h的关系式;

(2)实际情况下杆的质量M不能忽略,拿走小球后重复实验,得到了如图所示的vA2与h关系图线.请写出杆绕O点转动时的动能Ek与vA的关系式;

(3)将光电门安装在OA中点正下方处,将杆由水平位置静止释放,套在杆上某处的小球由静止开始沿杆下滑,恰好经过该光电门,测得小球对地速度大小为v.已知杆的质量M是小球质量m的倍,杆绕O点转动时的动能Ek与vA满足(2)问关系.求此时小球重力做功的瞬时功率P.

正确答案

(1)根据图中几何关系可知,A端下降高度为h时,小球下降高度为,设此时小球的速度为v1.有机械能守恒定律:mv12=mg

由小球与A端共轴,有相同的角速度,所以:vA=2v1

解得:vA=2

(2)考虑杆的质量,拿走小球后,杆的重心距转轴O的距离为.因此杆的重心下降高度H与A端下降高度h的关系为:H=

对杆和球组成的整体,由动能定理得:Ek=Mg-Mg

由图象得:h=

得:Ek=

(3)小球下降高度h=,此时杆与水平方向夹角为45°.由几何关系知,杆的重心下降高度H=cos450=

设杆此时动能为Ek,小球垂直杆方向的分速度为v1,小球沿杆方向分速度为v2

杆和小球组成的系统机械能守恒:mg+Mg=mv2+Ek

解得:Ek=mgL-mv2

又:==

Ek==

解得:v1=

又v2==

又:p=mgv1cos450+mgv2cos450

解得:p=10m()

答:(1)光电门测量到的速度vA与高度差h的关系式为vA=2

(2)杆绕O点转动时的动能Ek与vA的关系式为Ek=

(3)此时小球重力做功的瞬时功率P为10m().

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题型:填空题
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填空题

“探究功与物体速度变化的关系”的实验如图甲所示,当小车在一条橡皮筋作用下弹出时,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、______(填测量工具)和______电源(填“交流”或“直流”).

(2)若木板水平放置,小车在两条橡皮筋作用下运动,当小车的速度最大时,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

(3)在正确操作情况下,需要垫起木板的一端平衡摩擦,平衡摩擦时,小车是否要拖着纸带穿过打点计时器进行?______(填“是”或“否”),平衡摩擦的目的是______.实验时打在纸带上的点并不都是均匀的,如图乙所示.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,并用字母表示).

正确答案

(1)探究橡皮筋做功与小车的动能变化的关系,则小车的速度根据纸带上所打的点,通过测量位移,求平均速度来代替瞬时速度.因此必须要有毫米刻度尺;要使打点计时器能工作,必须接交流电源.

故答案为:(毫米)刻度尺,交流.

(2)若木板是水平放置的,则小车在运动过程中要受到滑动摩擦力,当小车速度达最大时,则小车的合力为零.所以除摩擦力外,还有橡皮筋的拉力.因此橡皮筋处于伸长状态.

故选:B.

(3)在加速过程中,橡皮条在做正功,故需要测量最大速度,即匀速运动的速度,因而需要选用间隔均匀的点,即4-7点,打点计时器每隔0.02s打一次点,故最大速度为:最后匀速阶段的速度.

故答案为:GI或GK.

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题型:简答题
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简答题

某同学在做“用单摆测重力加速度”实验中,先测得摆线长为97.50 cm,然后用游标卡尺测量小球的直径,用停表记录了单摆全振动50次所用的时间如下图

(1)小球直径为________cm,该摆摆长为___________cm,停表读数为___________s.

(2)如果测得的g值偏小,可能的原因是(   )

正确答案

(1)、1.52 , ,99.7 (2)、(B)

试题分析:(1)小球的直径为:

摆长为:

停表的读数为

(2) 根据知,测摆线长时摆线拉得过紧,导致摆长偏大,重力加速度偏大.故A错误.摆线上端悬点末固定,振动中出现松动,使摆线长度增加了,摆动的过程中,摆长变短,根据知,重力加速度偏小.故B正确.开始计时时,秒表过迟按下,导致周期变小,根据知,重力加速度偏大.故C错误.实验中误将49次全振动记为50次,导致周期变小,根据知,重力加速度偏大.故D错误.

故选B.

点评:简谐运动是一种理想的运动模型,单摆只有在摆角很小,空气阻力影响不计的情况下单摆的振动才可以看成简谐运动,实验时要保证满足实验的条件.

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