暑假作業(yè)(十六)力學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì) 1某物理小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了一個粗測玩具小車通過凹形橋最低點(diǎn)時的速度的實(shí)驗(yàn).所用器材有:玩具小車、壓力式托盤秤、凹形橋模擬器(圓弧部分的半徑為R=0.20 m).完成下列填空:(1)將凹形橋模擬器靜置于托盤秤上,如圖(a)所示,托盤秤的示數(shù)為1.00 kg.(2)將玩具小車靜置于凹形橋模擬器最低點(diǎn)時,托盤秤的示數(shù)如圖(b)所示,該示數(shù)為kg.(3)將小車從凹形橋模擬器某一位置釋放,小車經(jīng)過最低點(diǎn)后滑向另一側(cè).此過程中托盤秤的最大示數(shù)為m;多次從同一位置釋放小車,記錄各次的m值如下表所示.序號12345m(kg)1.801.751.851.751.90(4)根據(jù)以上數(shù)據(jù),可求出小車經(jīng)過凹形橋最低點(diǎn)時對橋的壓力為N;小車通過最低點(diǎn)時的速度大小為m/s.(重力加速度大小取9.80 m/s2,計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)2在水平固定的長木板上,小明用物體A、B分別探究了加速度與外力的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示(打點(diǎn)計(jì)時器、紙帶未畫出).實(shí)驗(yàn)過程中小明用不同的重物P分別掛在光滑的輕質(zhì)動滑輪上,使平行于長木板的細(xì)線分別拉動長木板上的物體A、B由靜止開始加速運(yùn)動(紙帶與打點(diǎn)計(jì)時器之間的阻力及空氣阻力可忽略),實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,小明得到了物體A、B的加速度a與輕質(zhì)彈簧秤彈力F的關(guān)系圖像分別如圖乙中的、所示.(1)下列說法正確的是.A.一端帶有定滑輪的長木板不水平也可以達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康腂.實(shí)驗(yàn)時應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時器電源后釋放物體C.實(shí)驗(yàn)中重物P的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于物體的質(zhì)量D.彈簧秤的讀數(shù)始終為重物P的重力的一半(2)小明仔細(xì)分析了圖乙中兩條線不重合的原因,得出結(jié)論:兩個物體的質(zhì)量不等,且mAmB(填“大于”“等于”或“小于”);兩物體與木板之間的動摩擦因數(shù)AB(填“大于”“等于”或“小于”).3氣墊導(dǎo)軌是中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室中必備的實(shí)驗(yàn)器材之一,我們可以使用氣墊導(dǎo)軌探究物體的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系,研究做功與物體速度的關(guān)系,驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律等.某次實(shí)驗(yàn)使用的裝置如圖甲所示,水平放置的氣墊導(dǎo)軌上,質(zhì)量為M的滑塊A通過繞過滑輪C的細(xì)線與質(zhì)量為m的鉤碼B相連,當(dāng)按下開關(guān)K解除滑塊A的鎖定后,滑塊在鉤碼的牽引下從靜止開始運(yùn)動,與計(jì)時器相連的光電門D將記下滑塊上的遮光條的遮光時間.氣墊導(dǎo)軌和滑塊均由鋁合金制作,導(dǎo)軌頂角為90°且頂角平分線沿豎直方向,如圖乙.現(xiàn)查得鋁合金之間的動摩擦因數(shù)在0.150.19之間,為了確定動摩擦因數(shù)的具體值,可用此裝置進(jìn)行較準(zhǔn)確的測量,實(shí)驗(yàn)操作步驟如下:a.安裝好氣墊導(dǎo)軌,將滑塊放在導(dǎo)軌上,啟動氣泵,調(diào)整氣墊導(dǎo)軌使滑塊能靜止在導(dǎo)軌上;b.關(guān)閉氣泵,用控制開關(guān)K將滑塊鎖定,再用細(xì)線將滑塊與鉤碼相連,光電門固定在盡量靠近滑輪一端的某位置;c.啟動氣泵,按下開關(guān)K釋放滑塊,記錄下遮光條P的遮光時間t1;d.關(guān)閉氣泵,再次用K鎖定滑塊,保持光電門位置和鉤碼數(shù)量不變,仍由靜止釋放滑塊,記錄下遮光條P的遮光時間t2.(1)步驟a的目的是.(2)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)操作,結(jié)合下列組數(shù)據(jù),即可計(jì)算鋁合金之間的動摩擦因數(shù).A.當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭、滑塊上遮光條到光電門的距離x和遮光條的寬度dB.滑塊的質(zhì)量M和遮光條的寬度dC.滑塊的質(zhì)量M和鉤碼的質(zhì)量mD.滑塊的質(zhì)量M、鉤碼的質(zhì)量m、滑塊上遮光條到光電門的距離x和遮光條的寬度d(3)根據(jù)你的選擇,鋁合金之間動摩擦因數(shù)的表達(dá)式為=.4在做“研究勻變速直線運(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)時,某同學(xué)得到一條用電火花計(jì)時器打下的紙帶如圖甲所示,并在其上取了A、B、C、D、E、F、G7個計(jì)數(shù)點(diǎn),每相鄰兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個點(diǎn)圖中沒有畫出,電火花計(jì)時器接220 V、50 Hz的交流電源. (1)設(shè)電火花計(jì)時器的打點(diǎn)周期為T,計(jì)算F點(diǎn)的瞬時速度vF的公式為vF=;(2)他經(jīng)過測量并計(jì)算得到電火花計(jì)時器在打B、C、D、E、F各點(diǎn)時物體的瞬時速度如下表.以A點(diǎn)對應(yīng)的時刻為t=0,試在如圖乙所示坐標(biāo)系中合理地選擇標(biāo)度,作出v-t圖像,并利用該圖像求出物體的加速度a=m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字);對應(yīng)點(diǎn)BCDEF速度(m/s)0.1410.1800.2180.2620.301(3)如果當(dāng)時電網(wǎng)中交變電流的電壓變成210 V,而做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)并不知道,那么加速度的測量值與實(shí)際值相比(填“偏大”“偏小”或“不變”).5如圖甲所示,某同學(xué)將一端固定有滑輪的長木板水平放置在桌面上,利用鉤碼通過細(xì)線水平拉木塊,讓木塊從靜止開始運(yùn)動.利用打點(diǎn)計(jì)時器在紙帶上記錄下的木塊運(yùn)動情況如圖乙所示,其中O點(diǎn)為紙帶上記錄的第一個點(diǎn),A、B、C是該同學(xué)在紙帶上所取的計(jì)數(shù)點(diǎn),圖乙所標(biāo)明的數(shù)據(jù)為A、B、C點(diǎn)到O點(diǎn)的距離.已知打點(diǎn)計(jì)時器所用交流電源的頻率f=50 Hz.(計(jì)算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)(1)打點(diǎn)計(jì)時器打下B點(diǎn)時木塊的速度為vB=m/s;木塊的加速度a=m/s2.(2)接著該同學(xué)利用天平分別測出鉤碼的質(zhì)量m=0.10 kg、木塊的質(zhì)量M=0.40 kg,根據(jù)給出的與已經(jīng)算出的數(shù)據(jù),該同學(xué)計(jì)算出木塊與木板間的動摩擦因數(shù).請寫出最后的結(jié)果=(忽略滑輪的阻力,取g=10 m/s2).6圖1為驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖.圖中打點(diǎn)計(jì)時器的電源為50 Hz的交流電源,打點(diǎn)的時間間隔用t表示.在小車質(zhì)量未知的情況下,某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種方法用來研究“在外力一定的條件下,物體的加速度與其質(zhì)量間的關(guān)系”.(1)完成下列實(shí)驗(yàn)步驟中的填空.平衡小車所受的阻力:不掛小吊盤,調(diào)整木板右端的高度,用手輕撥小車,直到打點(diǎn)計(jì)時器打出一系列的點(diǎn).按住小車,掛上小吊盤,在小吊盤中放入適當(dāng)質(zhì)量的物塊,在小車中放入砝碼.接通打點(diǎn)計(jì)時器的電源,釋放小車,獲得帶有點(diǎn)跡的紙帶,在紙帶上標(biāo)出小車中砝碼的質(zhì)量m0.按住小車,改變小車中砝碼的質(zhì)量,重復(fù)步驟.在每條紙帶上清晰的部分,每五個點(diǎn)取一個計(jì)數(shù)點(diǎn).測量相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距x1,x2求出與不同m0相對應(yīng)的加速度a.以砝碼的質(zhì)量m0為橫坐標(biāo),為縱坐標(biāo),在坐標(biāo)紙上作出-m0關(guān)系圖線.若加速度與小車和砝碼的總質(zhì)量成反比,則與m0應(yīng)呈(填“線性”或“非線性”)關(guān)系.(2)本實(shí)驗(yàn)中,為了保證在改變小車中砝碼的質(zhì)量時,小車所受的拉力近似不變,小吊盤和盤中物塊的質(zhì)量之和應(yīng)滿足的條件是.設(shè)紙帶上三個相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距為x1、x2、x3.a可用x1、x3和t表示為a=.圖2為用刻度尺測量某一紙帶上的x1、x2、x3的情況,由圖可讀出x1=mm,x3=mm.由此求得加速度的大小a=m/s2.圖3為所得實(shí)驗(yàn)圖線的示意圖.設(shè)圖中直線的斜率為k,在縱軸上的截距為b,若牛頓第二定律成立,則小車受到的拉力為,小車的質(zhì)量為.7某物理小組在探究“做功與物體動能變化的關(guān)系”時組裝了一套如圖甲所示的裝置.(1)若用砂和砂桶的總重力表示小車受到的合外力,為了減小這種做法帶來的實(shí)驗(yàn)誤差,必須將長木板右端適當(dāng)抬高,以;滿足條件:小車質(zhì)量(填“遠(yuǎn)大于”“遠(yuǎn)小于”或 “等于”)砂和砂桶的總質(zhì)量;使拉動小車的細(xì)線(小車到滑輪段)與長木板.(2)如圖乙所示是打點(diǎn)計(jì)時器打出的小車在恒力F作用下做勻加速直線運(yùn)動的紙帶.對紙帶的測量數(shù)據(jù)已用字母表示在圖中,已知打點(diǎn)計(jì)時器的打點(diǎn)頻率為f.若要利用這些數(shù)據(jù)驗(yàn)證動能定理,還需要測量哪些物理量?.(3)根據(jù)測量的數(shù)據(jù),寫出要驗(yàn)證的“做功與物體動能變化關(guān)系”的表達(dá)式:.8用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒.B從高處由靜止開始下落,A上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn),對紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測量,即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.圖乙給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶:0是打下的第一個點(diǎn),每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個點(diǎn)(圖中未標(biāo)出),計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖乙所示.已知A的質(zhì)量m1= 50 g、B的質(zhì)量m2=150 g,則(g取9.8 m/s2,結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(1)在紙帶上打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5時的速度v=m/s;(2)在打點(diǎn)05過程中系統(tǒng)動能的增加量Ek=J,系統(tǒng)勢能的減少量Ep=J,由此得出的結(jié)論是;(3)若某同學(xué)作出的v2-h圖像如圖丙所示,則當(dāng)?shù)氐膶?shí)際重力加速度g=m/s2.