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/g 10
小車的質(zhì)量M/g 200 300 400 500 600
加速度a/（m?s-2） 0.452 0.306 0.232 0.187 0.156
（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)整理后標在圖丙所示坐標紙上，請你在坐標紙上作出相應(yīng)圖線，并根據(jù)圖線求得當?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原點的原因．
（3）當小車質(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?shù)刂亓铀俣萭=9.8m/s2，保留兩個有效數(shù)字）
精英家教網(wǎng)
分析：（1）根據(jù)坐標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
1
a
-
M
m
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：精英家教網(wǎng)解：（1）根據(jù)坐標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：
1
a
=
1
g
+
1
g
M
m
，由此可知：
1
a
-
M
m
圖象斜率的倒數(shù)等于重力加速度，
由圖象可知：k=
△
1
a
△
M
m
=
6.4-0.4
60-0
=0.1，重力加速度g=
1
k
=
1
0.1
=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：
1
a
=
1
g
+
1
g
M
m
，由
1
a
=
1
g
+
1
g
M
m
可知，
1
a
-
M
m
圖象不過原點，
在坐標軸上的截距為
1
g
，只有當m＜＜M，
M
m
趨向于無窮大時，
1
a
與
M
m
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=
DF
2t
=
0.3720m-0.3357m
2×0.1s
=0.1815m/s，
打E點時動能的增加量EK=
1
2
mvE2=
1
2
×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)
1
a
與
M
m
的表達式是正確解題的關(guān)鍵．
練習(xí)冊系列答案
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：
①
步驟A錯誤．手應(yīng)該盡量遠離打點計時器
步驟A錯誤．手應(yīng)該盡量遠離打點計時器
；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）

查看答案和解析>>

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．

查看答案和解析>>

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

查看答案和解析>>

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）

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案