(建议用时:60 分钟)
1. 如图所示,用铁架台、弹簧和多个质量均为 m 的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹
簧伸长量的关系.
(1)为完成实验,还需要的实验器材有:__________________________________.
(2)实验中需要测量的物理量有:________________________________.
(3)为完成该实验,设计实验步骤如下:
A.以弹簧伸长量为横坐标,以弹力为纵坐标,描出各组(x,F)对应的点,并用平滑的曲
线连接起来;
B.记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度 l0;
C.将铁架台固定于桌子上,并将弹簧的一端系于横梁上,在弹簧附近竖直固定一把刻度
尺;
D.依次在弹簧下端挂上 1 个、2 个、3 个、4 个……钩码,并分别记下钩码静止时弹簧下
端所对应的刻度,并记录在表格内,然后取下钩码;
E.以弹簧伸长量为自变量,写出弹力与伸长量的关系式.首先尝试写成一次函数,如果
不行,则考虑二次函数;
F.解释函数表达式中常数的物理意义;
G.整理仪器.
请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来:_______________________________.
解析:(1)根据实验原理可知还需要刻度尺来测量弹簧原长和伸长量;
(2)根据实验原理,实验中需要测量的物理量有弹簧的原长、弹簧所受外力与对应的伸长
量(或与弹簧对应的长度);
(3)根据完成实验的合理性可知先后顺序为 CBDAEFG.
答案:(1)刻度尺 (2)弹簧原长、弹簧所受外力与对应的伸长量(或与弹簧对应的长度)
(3)CBDAEFG
2.在做“研究匀变速直线运动”的实验时,某同学得到一条用打点计时器打下的纸带,
如图所示,并在其上取了 A、B、C、D、E、F、G 共 7 个计数点,图中每相邻两个计数点间
还有 4 个点没有画出,打点计时器接频率 f=50 Hz 的交流电源.(1)打下 E 点时纸带的速度 vE=________(用给定字母表示);
(2)若测得 d6=65.00 cm,d3=19.00 cm,物体的加速度 a=________ m/s2;
(3)如果当时交变电流的频率 f>50 Hz,但当时做实验的同学并不知道,那么测得的加速度
值和真实值相比________(选填“偏大”或“偏小”).
解析:(1)由于图中每相邻两个计数点间还有 4 个点没有画出,所以相邻的计数点之间的
时间间隔为 5T,利用匀变速直线运动的推论得 vE=
d5-d3
10T =
(d5-d3)f
10 .
(2)根据匀变速直线运动的推论 Δx=aT 2 可得 a=
xDG -xAD
(3 × 5T)2=
(d6-d3)-d3
(3 × 0.1 s)2=
3.00 m/s2.
(3)如果在某次实验中,交流电的频率 f>50 Hz,则实际打点周期变小,根据运动学公式Δ
x=aT2 得,测量的加速度值和真实的加速度值相比偏小.
答案:(1)
(d5-d3)f
10 (2)3.00 (3)偏小
3.在用如图所示的装置“验证牛顿第二定律”的实验中,保持小车质量一定时,验证小
车加速度 a 与合力 F 的关系.
(1)除了电火花计时器、小车、砝码、砝码盘、细线、附有定滑轮的长木板、垫木、导线
及开关外,在下列器材中必须使用的有________(选填选项前的字母).
A.220 V、50 Hz 的交流电源
B.电压可调的直流电源
C.刻度尺
D.秒表
E.天平(附砝码)
(2)为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,以下操作正确的是________.
A.调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行
B.在调整长木板的倾斜度平衡摩擦力时,应当将砝码和砝码盘通过细线挂在小车上
C.在调整长木板的倾斜度平衡摩擦力时,应当将穿过打点计时器的纸带连在小车上
(3)某同学得到了如图所示的一条纸带,由此得到小车加速度的大小 a=________ m/s2.
(4)在本实验中认为细线的拉力 F 等于砝码和砝码盘的总重力 mg,由此造成的误差是________(选填“系统误差”或“偶然误差”).设拉力的真实值为 F 真,小车的质量为 M,为
了使
mg-F 真
F 真