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(10分)某实验小组在“探究加速度与物体受力的关系”实验中,设计出如下的实验方案,其实验装置如图所示.已知小车质量M=214.6 g,砝码盘质量m0=7.8 g,所使用的打点计时器交流电频率f=50 Hz.其实验步骤是:

A.按图中所示安装好实验装置;
B.调节长木板的倾角,轻推小车后,使小车能沿长木板向下做匀速运动;
C.取下细绳和砝码盘,记下砝码盘中砝码的质量m;
D.先接通电源,再放开小车,打出一条纸带,由纸带求得小车的加速度a;
E.重新挂上细绳和砝码盘,增加砝码盘中砝码的质量,重复B-D步骤,求得小车在不同合外力F作用下的加速度.
回答下列问题:
(1)按上述方案做实验,是否要求砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量?________(填“是”或“否”).
(2)实验中打出的一条纸带如下图所示,可求得小车的加速度a=______m/s2.(结果保留两位小数)

(3)某同学将有关测量数据填入他所设计的表格中,如下表,
次数
1
2
3
4
5
砝码盘中砝码的重力F/N
0.10
0.20
0.29
0.39
0.49
小车的加速度
a/(m·s-2)
0.88
1.44
1.84
2.38
2.89
他根据表中的数据画出a-F图象(如左图).造成图线不过坐标原点的一条最主要原因是
________________________________________________________________________,

从该图线延长线与横轴的交点可求出的物理量是________________________,其大小为  ________ .

(1)否(2)0.88(3)在计算小车所受的合外力时未计入砝码盘的重力 砝码盘的重力 ,0.08 N (0.07~0.08均正确)

解析试题分析:(1)B步骤中,小车匀速运动合力为0,即绳子拉力和小车摩擦力以及沿斜面向下的重力分力合力为0,所以去掉绳子后小车的合力即,质量即小车质量,砝码和砝码盘的总质量不会对实验造成误差。
(2)交流电频率50Hz,即0.02s打一个点,计数点的时间为5个计时间隔即0.1s,根据,有
(3)小车的合力是砝码和砝码盘的总重力,而图像中的合力只计入了砝码重力所以不过原点。设砝码盘重力则有与横轴的截距即,大小为0.08N。
考点:“探究加速度与物体受力的关系”实验

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:实验题

某课题研究小组,选用下列器材测定某型号手机所用锂电池的电动势E和内阻r.(电动势约为4 V,内阻在几欧到几十欧之间)

A.电压表V(量程6 V,内阻约为6.0 kΩ) B.电流表A(量程2 mA,内阻约为50 Ω)
C.电阻箱R(0~999.9 Ω) D.开关S一只、导线若干
(1)某同学从上述器材中选取了电流表和电阻箱测锂电池的电动势和内阻,从实际操作中你认为可行吗?请说明理由:_____________________________________________.

(2)今用上述器材中的电压表和电阻箱测锂电池的电动势和内阻,请画出实验电路图.
(3)根据(2)中实验电路测得的5组U、R数据,已在上图坐标系中描出了各点,作出了图象.根据图象求得E=________ V,r=________ Ω.(结果保留2位有效数字)

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(10分)某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置如图甲所示。在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B,滑块P上固定一遮光条,若光线被遮光条遮挡,光电传感器会输出高电压,两光电传感器采集数据后与计算机相连。滑块在细线的牵引下向左加速运动,遮光条经过光电传感器A、B时,通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图象。

⑴实验前,接通气源,将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上,轻推滑块,当图乙中的
Δt1   Δt2(选填“>”、“=”或“<”)时,说明气垫导轨已经水平。
⑵用游标卡尺测遮光条宽度d,测量结果如图丙所示,则d =   mm。
⑶滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与钩码Q相连,钩码Q的质量为m。将滑块P由图甲所示位置释放,通过计算机得到的图象如图乙所示,若Δt1、Δt2和d已知,要验证滑块和砝码组成的系统机械能是否守恒,还应测出      (写出物理量的名称及符号)。
⑷若上述物理量间满足关系式     ,则表明在上述过程中,滑块和砝码组成的系统机械能守恒。

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(8分)某同学使用如图A所示器材测定小灯泡在不同电压下的阻值,已知小灯泡标有“2.5V,1.25W”字样,备选滑动变阻器有二种规格,R1标有“10,2A”,R2标有“100,0.2A”.现要求小灯泡两端电压从零开始,并能测量多组数据.

(1)为使操作更为方便,滑动变阻器应选用_______________(选填“R1”或“R2”)
(2)在答题纸上将实物图补充完整.
(3)图B为根据实验数据做出的一条I—U图线,从图中求出小灯泡正常工作时的阻值大小为____________ (保留两位有效数字),考虑表对线路的影响,此阻值比小灯泡的实际阻值偏____________.(选填“大”或“小”)

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(12分)为了较为精确测量某一定值电阻的阻值,兴趣小组先用多用电表进行粗测,后用伏安法精确测量.现准备了以下器材:
A.多用电表                               B.电流表A1(量程50mA、内电阻r1=20Ω)
C.电流表A2(量程100mA、内电阻约5Ω)   D.定值电阻R0(80Ω)
E.滑动变阻器R(0—10Ω)                  F.电源:电动势E=6V,内电阻较小
G.导线、电键若干
(1)在用多用电表粗测时,该兴趣小组首先选用“×100”欧姆挡,此时欧姆表的指针位置如图甲所示,为了减小误差,多用电表的选择开关应换用_______欧姆挡;按操作规程再次测量该待测电阻的阻值,此时欧姆表的指针位置如图乙所示,其读数是_______Ω;

(2)请在答题纸的虚线框内画出能准确测量电阻Rx的电路图(要求在电路图上标出元件符号)。

(3)请根据设计的电路图写出Rx的测量表达式Rx =   _____

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在“研究匀变速直线运动”的实验中,某同学得到一条用打点计时器打下的纸带,并在其上取了O、A、B、C、D、E、F共7个计数点(图中每相邻两个计数点间还有四个打点计时器打下的点未画出),如图所示。打点计时器接的是频率为50Hz的交流电源,计数点问的距离依次为S1=2.60cm、S2=4.10cm、S3=5.60cm、S4="7" .10cm、S5=8.60cm、S6=10.0cm

(1)在打计数点A时纸带的速度为V1=_____________m/s;
(2)若计数点间的距离依次用S1、S2、S3、S、S5、S6表示,相邻两个计数点间的时间间隔用T表示,用逐差法求加速度的表达式为:a=_________,代入数据后,加速度大小为_________m/s。(以上结果均保留三位有效数字)

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(1)某实验小组利用如图甲所示的装置验证牛顿第二定律。他们将拉力传感器一端与细绳相连,另一端固定在小车上,用拉力传感器及数据采集器记录小车受到的拉力F的大小;小车后面的打点计时器,通过拴在小车上的纸带,可测量小车匀加速运动的加速度。图乙中的纸带上A、B、C为三个计数点,每两个计数点间还有打点计时器所打的4个点未画出,打点计时器使用的是50Hz交流电源。

①由图乙,AB两点间的距离为S1=3.27cm,AC两点间的距离为S2=8.00cm,小车此次运动经B点时的速度vB=      m/s,小车的加速度a =      m/s2;(保留三位有效数字)  

②要验证牛顿第二定律,除了前面提及的器材及已测出的物理量外,实验中还要使用
             来测量出                       
(2)某实验小组准备探究某种元件Q的伏安特性曲线,他们设计了如图甲所示的电路图.请回答下列问题:
①图乙中的实物连线按图甲的电路图补充完整.
②考虑电表内阻的影响,该元件电阻的测量值_______(选填“大于”、“等于”或“小于”)真实值.
③图甲中闭合开关S,电流表、电压表均有示数,但无论怎样移动变阻器滑动片,总不能使电压表的示数调为零.原因可能是图甲中的________(选填a、b、c、d、e、f)处接触不良.

④据实验测得的数据,作出该元件的,I-U图线如图丙所示,则元件Q在U=0.8V时的电阻值是___________,I-U图线在该点的切线的斜率的倒数1/K________ (选填“大于”、“等于”或“小于”)电阻值.

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在“测定金属的电阻率”的实验中,某同学进行了如下操作:

(1)用毫米刻度尺测量接入电路中的金属丝的有效长度l。再用螺旋测微器测量金属丝的直径D,某次测量结果如图所示,则这次测量的读数D=    mm。
(2)为了合理选择实验方案和器材,首先使用欧姆表(´1挡)粗测拟接入电路的金属丝的阻值R。欧姆调零后,将表笔分别与金属丝两端连接,某次测量结果如图所示,则这次测量的读数R=_____Ω。
(3)使用电流表和电压表准确测量金属丝的阻值。为了安全、准确、方便地完成实验,除电源(电动势为4V,内阻很小)、待测电阻丝、导线、开关外,电压表应选用    ,电流表应选用    ,滑动变阻器应选用    (选填器材前的字母)。


(4)若采用上图所示的电路测量金属丝的电阻,电压表的左端应与电路中的_______点相连(选填“a”或“b”)。

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I(1)某同学在做“研究弹簧的形变与外力的关系”实验时将一轻弹簧竖直悬挂让其自然下垂:然后在其下部施加外力F,测出弹簧的总长度L,改变外力F的大小,测出几组数据,作出外力F与弹簧总长度L的关系图线如图所示(实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的)由图可知该弹簧的自然长度为     cm;该弹簧的劲度系数为____N/m

(2)在利用重物自由下落验证机械能守恒定律的实验中,某同学在实验中得到的纸带如图所示,其中A、B、C、D是打下的相邻的四个点,它们到运动起始点O(初速度可认为是零)的距离分别为62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm.已知当地的重力加速度g=9.80m/s2,打点计时器所用电源的频率为50 Hz,重物的质量为1. 00 kg请根据以上数据计算重物由O点运动到C点的过程中,重力势能的减少量为____J,动能的增加量为        J(结果均保留三位有效数字)

Ⅱ在“测金属丝的电阻率”的实验中,提供了下列器材:螺旋测微器、待测金属丝(总电阻约30、电压表V(量程0~3V,内电阻约3K、电流表A(量程0~120mA.内电阻约5、滑动变阻器R(0~10)、电源E(电动势3V,内阻约1)、开关、导线若干。
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径如图所示,则其度数D            mm

(2)如图,将待测的金属丝拉直后两端固定在刻度尺两端的接线柱a和b上,刻度尺的中间有一个可沿金属丝滑动的触头P.当用手按下触头P时.触头P才会与金属丝接触.接人电路中金属丝的长度L可通过触头的位置在刻度尺上读出,对该实验设计有触头P的好处是       
(3)触头P选一个位置,读出金属丝长度L.利用测量的数据画出该段金属丝的I-U图线如图,其中(U0,I0)是图线上的一点坐标。用测量的物理量符号表示金属丝电阻率的式子是                                 
(4)在右方框中画出测量的电路图

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