某小組用如圖甲所示裝置“驗證牛頓第二定律”空車質(zhì)量為200g,另有多個質(zhì)量為100g的砝碼用以改變小車質(zhì)量.將細(xì)線一端拴上連有紙帶的小車,另一端跨過定滑輪拴質(zhì)量為l0g的鉤碼,利用打點計時器(頻率為50Hz)打出的紙帶,測出5組對應(yīng)不同小車質(zhì)量的加速度a,測得的數(shù)據(jù)記錄在表乙中.木板水平且很光滑.
表乙
砝碼的質(zhì)量m/g10
小車的質(zhì)量M/g200300400500600
加速度a/0.4520.3060.2320.1870.156
(1)某同學(xué)借用以上數(shù)據(jù)測定重力加速度.他已將記錄的數(shù)據(jù)整理后標(biāo)在圖丙所示坐標(biāo)紙上,請你在坐標(biāo)紙上作出相應(yīng)圖線,并根據(jù)圖線求得當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊臏y量值為g=______m/s2
(2)試分析說明圖線不過坐標(biāo)原點的原因.
(3)當(dāng)小車質(zhì)量為500g時對應(yīng)的紙帶如圖丁所示(打A點時小車剛好運動,相鄰的計數(shù)點間還有四個點未畫出),該同學(xué)用這條紙帶驗證機械能守恒定律.由靜止釋放鉤碼至打點E時,鉤碼的重力勢能損失______J,系統(tǒng)的動能增加______J(查得當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=9.8m/s2,保留兩個有效數(shù)字)

【答案】分析:(1)根據(jù)坐標(biāo)系中描出的點作出圖象,然后由圖象求出重力加速度.
(2)應(yīng)用牛頓第二定律求出-的函數(shù)表達式,然后分析答題.
(3)由EP=mgh求出小車重力勢能的損失;根據(jù)做勻變速直線運動的物體在某段時間內(nèi)的平均速度等于該段時間中間時刻的瞬時速度求出E點的瞬時速度,然后求出小車的動能.
解答:解:(1)根據(jù)坐標(biāo)系中所描出的點作出圖象,圖象如圖所示;
小車與鉤碼組成的系統(tǒng),由牛頓第二定律得:mg=(M+m)a,
解得:=+,由此可知:-圖象斜率的倒數(shù)等于重力加速度,
由圖象可知:k===0.1,重力加速度g===10m/s2
(2)小車與鉤碼組成的系統(tǒng),由牛頓第二定律得:mg=(M+m)a,
解得:=+,由=+可知,-圖象不過原點,
在坐標(biāo)軸上的截距為,只有當(dāng)m<<M,趨向于無窮大時,
才近似成正比,本實驗不滿足該條件,因此圖象不過原點.
(3)打點E時,鉤碼的重力勢能損失EP=mghAE=0.01kg×9.8m/s2×0.3357m≈0.033J;
計數(shù)點間的時間間隔t=0.02s×5=0.1s,打E點時小車的速度vE===0.1815m/s,
打E點時動能的增加量EK=mvE2=×0.5×0.18152≈0.0032.
故答案為:(1)圖象如圖所示;10;(2)沒有滿足m<<M;(3)0.033;0.032.
點評:要掌握描點法作圖的方法,應(yīng)用牛頓第二定律求出加速度倒數(shù)的表達式是正確解題的關(guān)鍵.
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相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

(2011?重慶一模)(1)某實驗小組在做“驗證機械能守恒定律”實驗時,有如下操作步驟:
A.在鐵架臺上水平固定好打點計時器,將連有重物的紙帶豎直穿過限位孔用手提住,讓手盡量靠近打點計時器;
B.松開紙帶,趕緊接通電源,開始打點,隨后從重物上取下紙帶;
C.挑選點跡清晰的紙帶,在紙帶上選取相隔較遠(yuǎn)的兩個點a、b作為驗證的兩個狀態(tài),測出這兩個點之間的距離就是這兩個狀態(tài)之間重物下落的高度h;
D.以a作為連續(xù)三個測量點的中間點,測算出該三點中首尾兩點之間的平均速度就是a點的瞬時速度va,用同樣的方法,測出b點的瞬時速度vb
E.計算上述兩個狀態(tài)之間重物動能的增加量
1
2
mvb2-
1
2
mva2,計算重物重力勢能的減少量mgh,比較它們的大小是否相等.
該實驗小組在上述實驗步驟中有兩個錯誤的操作,其錯誤的步驟和錯誤是:
步驟A錯誤.手應(yīng)該盡量遠(yuǎn)離打點計時器
步驟A錯誤.手應(yīng)該盡量遠(yuǎn)離打點計時器
;②
步驟B錯誤.應(yīng)該先接通電源,再松開紙帶
步驟B錯誤.應(yīng)該先接通電源,再松開紙帶

(2)下面是該小組按正確操作時的情況記錄:已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz,重力加速度近似取g=10.00m/s2,從實驗獲得的紙帶中選取一條點跡清楚且符合要求的紙帶(如圖),若把第一點記作O,另選擇連續(xù)的三個點B、C、D作為測量的點,經(jīng)測量B、C、D點到O點的距離分別為70.18cm,77.00cm,85.18cm.若重物質(zhì)量為1kg,由此可知重物在紙帶打擊O點到打擊C點的運動過程中,重力勢能的減小量為
7.70
7.70
J;動能的增加量是
7.03
7.03
J.除了考慮g的取值帶來的影響以外,你認(rèn)為導(dǎo)致實驗誤差的主要原因是
重物和紙帶克服阻力做功消耗了機械能
重物和紙帶克服阻力做功消耗了機械能


(3)某同學(xué)在做《自來水電阻率的測定》課題時,在一根均勻的長玻璃管兩端各裝了一個電極,其間充滿待測的自來水,然后用如圖甲所示電路進行測量.
該同學(xué)選用器材如下:
電壓表(量程15V,內(nèi)阻約90kΩ)、電流表(量程300μA,內(nèi)阻約50Ω)、滑動變阻器(100Ω,1A)、電池組(電動勢E=12V,內(nèi)阻r=6Ω)、開關(guān)一個、導(dǎo)線若干.
實驗中測量情況如下:
安裝前他用圖乙(a)的游標(biāo)卡尺測玻璃管的內(nèi)徑,結(jié)果如圖乙(b)所示.測得兩電極相距L=0.314m.實驗中測得包括0在內(nèi)的9組電流I、電壓U的值,在坐標(biāo)紙上描點如圖丙.
根據(jù)以上材料回答下面的問題:
①測量玻璃管內(nèi)徑時,應(yīng)將圖乙(a)游標(biāo)卡尺中的A、B、C三部分中的
A
A
與玻璃管內(nèi)壁接觸;玻璃管的內(nèi)徑d=
30.75
30.75
mm.
②根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可知該同學(xué)測得水柱的電阻R=
1.0×105Ω
1.0×105Ω
Ω(保留兩位有效數(shù)字);請用水柱電阻R、玻璃管內(nèi)徑d、水柱長度L表示自來水的電阻率ρ=
πRd2
4L
πRd2
4L

③根據(jù)測得水柱電阻值可知實驗中電路設(shè)計的不妥之處是
電流表不應(yīng)該采用外接(或電流表應(yīng)該采用內(nèi)接)
電流表不應(yīng)該采用外接(或電流表應(yīng)該采用內(nèi)接)
,請在答卷的虛線框中畫出改進后的電路圖.(電路圖中用Rx表示自來水的電阻)

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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

(Ⅰ)一物理興趣小組利用學(xué)校實驗室的數(shù)字實驗系統(tǒng)探究物體作圓周運動時向心力與角速度、半徑的關(guān)系.
實驗序號 1 2 3 4 5 6 7 8
F/N 2.42 1.90 1.43 0.97 0.76 0.50 0.23 0.06
ω/rad?s-1 28.8 25.7 22.0 18.0 15.9 13.0 8.5 4.3
①首先,他們讓一砝碼做半徑r為0.08m的圓周運動,數(shù)字實驗系統(tǒng)通過測量和計算得到若干組向心力F和對應(yīng)的角速度ω,如下表.請你根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在圖甲上繪出F-ω的關(guān)系圖象.

②通過對圖象的觀察,興趣小組的同學(xué)猜測F與ω2成正比.你認(rèn)為,可以通過進一步轉(zhuǎn)換,做出
F-ω2
F-ω2
關(guān)系圖象來確定他們的猜測是否正確.
③在證實了F∝ω2之后,他們將砝碼做圓周運動的半徑r再分別調(diào)整為0.04m、0.12m,又得到了兩條F-ω圖象,他們將三次實驗得到的圖象放在一個坐標(biāo)系中,如圖乙所示.通過對三條圖象的比較、分析、討論,他們得出F∝r的結(jié)論,你認(rèn)為他們的依據(jù)是
做一條平行與縱軸的輔助線,觀察和圖象的交點中力的數(shù)值之比是否為1:2:3
做一條平行與縱軸的輔助線,觀察和圖象的交點中力的數(shù)值之比是否為1:2:3

④通過上述實驗,他們得出:做圓周運動的物體受到的向心力F與角速度ω、半徑r的數(shù)學(xué)關(guān)系式是F=kω2r,其中比例系數(shù)k的大小為
0.037
0.037
.(計算結(jié)果取2位有效數(shù)字)
(Ⅱ)某同學(xué)想測量某導(dǎo)電溶液的電阻率,先在一根均勻的長玻璃管兩端各裝了一個電極(接觸電阻不計),兩電極相距L=0.700m,其間充滿待測的導(dǎo)電溶液.
用如下器材進行測量:
電壓表(量程l5V,內(nèi)阻約30kΩ); 電流表(量程300μA,內(nèi)阻約50Ω);
滑動變阻器(10Ω,1A);          電池組(電動勢E=12V,內(nèi)阻r=6Ω);
單刀單擲開關(guān)一個、導(dǎo)線若干.
下表是他測量通過管中導(dǎo)電液柱的電流及兩端電壓的實驗數(shù)據(jù).實驗中他還用20分度的游標(biāo)卡尺測量了玻璃管的內(nèi)徑,結(jié)果如圖2所示
U/V 0 1.0 3.0 5.0 7.0 9.0 11.0
I/μA 0 22 65 109 155 175 240

根據(jù)以上所述請回答下面的問題:
(1)玻璃管內(nèi)徑d的測量值為
30.75
30.75
mm;
(2)根據(jù)表1數(shù)據(jù)在圖3坐標(biāo)中已描點,請作出U-I圖象,根據(jù)圖象求出電阻R=
4.4×104~4.8×104
4.4×104~4.8×104
Ω(保留兩位有效數(shù)字);
(3)計算導(dǎo)電溶液的電阻率表達式是ρ=
πRd
2
 
4L
πRd
2
 
4L
 (用R、d、L表示)
(4)請在(圖l)中補畫出未連接的導(dǎo)線.

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科目:高中物理 來源:2011年四川省成都四中高考物理最后沖刺試卷(一)(解析版) 題型:解答題

(Ⅰ)一物理興趣小組利用學(xué)校實驗室的數(shù)字實驗系統(tǒng)探究物體作圓周運動時向心力與角速度、半徑的關(guān)系.
實驗序號12345678
F/N2.421.901.430.970.760.500.230.06
ω/rad?s-128.825.722.018.015.913.08.54.3
①首先,他們讓一砝碼做半徑r為0.08m的圓周運動,數(shù)字實驗系統(tǒng)通過測量和計算得到若干組向心力F和對應(yīng)的角速度ω,如下表.請你根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在圖甲上繪出F-ω的關(guān)系圖象.

②通過對圖象的觀察,興趣小組的同學(xué)猜測F與ω2成正比.你認(rèn)為,可以通過進一步轉(zhuǎn)換,做出______關(guān)系圖象來確定他們的猜測是否正確.
③在證實了F∝ω2之后,他們將砝碼做圓周運動的半徑r再分別調(diào)整為0.04m、0.12m,又得到了兩條F-ω圖象,他們將三次實驗得到的圖象放在一個坐標(biāo)系中,如圖乙所示.通過對三條圖象的比較、分析、討論,他們得出F∝r的結(jié)論,你認(rèn)為他們的依據(jù)是______.
④通過上述實驗,他們得出:做圓周運動的物體受到的向心力F與角速度ω、半徑r的數(shù)學(xué)關(guān)系式是F=kω2r,其中比例系數(shù)k的大小為______.(計算結(jié)果取2位有效數(shù)字)
(Ⅱ)某同學(xué)想測量某導(dǎo)電溶液的電阻率,先在一根均勻的長玻璃管兩端各裝了一個電極(接觸電阻不計),兩電極相距L=0.700m,其間充滿待測的導(dǎo)電溶液.
用如下器材進行測量:
電壓表(量程l5V,內(nèi)阻約30kΩ); 電流表(量程300μA,內(nèi)阻約50Ω);
滑動變阻器(10Ω,1A);          電池組(電動勢E=12V,內(nèi)阻r=6Ω);
單刀單擲開關(guān)一個、導(dǎo)線若干.
下表是他測量通過管中導(dǎo)電液柱的電流及兩端電壓的實驗數(shù)據(jù).實驗中他還用20分度的游標(biāo)卡尺測量了玻璃管的內(nèi)徑,結(jié)果如圖2所示
U/V1.03.05.07.09.011.0
I/μA2265109155175240

根據(jù)以上所述請回答下面的問題:
(1)玻璃管內(nèi)徑d的測量值為______mm;
(2)根據(jù)表1數(shù)據(jù)在圖3坐標(biāo)中已描點,請作出U-I圖象,根據(jù)圖象求出電阻R=______Ω(保留兩位有效數(shù)字);
(3)計算導(dǎo)電溶液的電阻率表達式是ρ=______ 4L

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科目:高中物理 來源:2011年重慶市七區(qū)聯(lián)考高考物理一模試卷(解析版) 題型:解答題

(1)某實驗小組在做“驗證機械能守恒定律”實驗時,有如下操作步驟:
A.在鐵架臺上水平固定好打點計時器,將連有重物的紙帶豎直穿過限位孔用手提住,讓手盡量靠近打點計時器;
B.松開紙帶,趕緊接通電源,開始打點,隨后從重物上取下紙帶;
C.挑選點跡清晰的紙帶,在紙帶上選取相隔較遠(yuǎn)的兩個點a、b作為驗證的兩個狀態(tài),測出這兩個點之間的距離就是這兩個狀態(tài)之間重物下落的高度h;
D.以a作為連續(xù)三個測量點的中間點,測算出該三點中首尾兩點之間的平均速度就是a點的瞬時速度va,用同樣的方法,測出b點的瞬時速度vb;
E.計算上述兩個狀態(tài)之間重物動能的增加量mvb2-mva2,計算重物重力勢能的減少量mgh,比較它們的大小是否相等.
該實驗小組在上述實驗步驟中有兩個錯誤的操作,其錯誤的步驟和錯誤是:
①______;②______.
(2)下面是該小組按正確操作時的情況記錄:已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz,重力加速度近似取g=10.00m/s2,從實驗獲得的紙帶中選取一條點跡清楚且符合要求的紙帶(如圖),若把第一點記作O,另選擇連續(xù)的三個點B、C、D作為測量的點,經(jīng)測量B、C、D點到O點的距離分別為70.18cm,77.00cm,85.18cm.若重物質(zhì)量為1kg,由此可知重物在紙帶打擊O點到打擊C點的運動過程中,重力勢能的減小量為______J;動能的增加量是______J.除了考慮g的取值帶來的影響以外,你認(rèn)為導(dǎo)致實驗誤差的主要原因是______.

(3)某同學(xué)在做《自來水電阻率的測定》課題時,在一根均勻的長玻璃管兩端各裝了一個電極,其間充滿待測的自來水,然后用如圖甲所示電路進行測量.
該同學(xué)選用器材如下:
電壓表(量程15V,內(nèi)阻約90kΩ)、電流表(量程300μA,內(nèi)阻約50Ω)、滑動變阻器(100Ω,1A)、電池組(電動勢E=12V,內(nèi)阻r=6Ω)、開關(guān)一個、導(dǎo)線若干.
實驗中測量情況如下:
安裝前他用圖乙(a)的游標(biāo)卡尺測玻璃管的內(nèi)徑,結(jié)果如圖乙(b)所示.測得兩電極相距L=0.314m.實驗中測得包括0在內(nèi)的9組電流I、電壓U的值,在坐標(biāo)紙上描點如圖丙.
根據(jù)以上材料回答下面的問題:
①測量玻璃管內(nèi)徑時,應(yīng)將圖乙(a)游標(biāo)卡尺中的A、B、C三部分中的______與玻璃管內(nèi)壁接觸;玻璃管的內(nèi)徑d=______mm.
②根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可知該同學(xué)測得水柱的電阻R=______Ω(保留兩位有效數(shù)字);請用水柱電阻R、玻璃管內(nèi)徑d、水柱長度L表示自來水的電阻率ρ=______.
③根據(jù)測得水柱電阻值可知實驗中電路設(shè)計的不妥之處是______,請在答卷的虛線框中畫出改進后的電路圖.(電路圖中用Rx表示自來水的電阻)

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