4月26日 力学实验 高考频度：★★★ 难易程度：★★★ 某同学用如图所示的实验装置验证牛顿第二定律，请回答下列有关此实验的问题： （1）该同学在实验前准备了图中所示的实验装置及下列辅助器材： A．交流电源、导线 B．天平（含配套砝码） C．秒表 D．刻度尺 E．细线、砂和小砂桶 其中不必要的器材是 （填代号）。 （2）打点计时器在小车拖动的纸带上打下一系列点迹，以此记录小车的运动情况。其中一部分纸带上的点迹情况如图甲所示，已知打点计时器打点的时间间隔T=0.02 s，测得A点到B、C点的距离分别为x1=5.99 cm、x2=13.59 cm，则在打下点迹B时，小车运动的速度vB= m/s；小车做匀加速直线运动的加速度a= m/s2。（结果保留三位有效数字） （3）在验证“质量一定，加速度a与合外力F的关系”时，某学生根据实验数据作出了如图乙所示的a–F图象，其中图线不过原点的原因是 ，图线在末端弯曲的原因是 。 【参考答案】（1）C （2）0.680 1.61 （3）平衡摩擦力过度 砂和小砂桶的总质量m不远小于小车和砝码的总质量M x/k*-w 【试题解析】（1）由于打点计时器就是一个计时装置，所以不需要秒表； （2）由图中知T=0.1 s，匀变速直线运动的平均速度等于时间中点的瞬时速度，=0.680 m/s，由知，，解得，由题中x1=5.99 cm、x2=13.59 cm，代入上式解得a=1.61 m/s2。 （3）由题图乙知，当F=0时，a≠0，说明重力的分力产生了加速度，原因是平衡摩擦力过度，所以图线不过原点的原因是平衡摩擦力过度；以小车、砂和小砂桶整体为研究对象得：，以小车为研究对象得，联立解得，当时，在图线中，F越大，mg越大，就越不满足的条件，所以图线在末端弯曲。 【知识补给】 验证牛顿运动定律数据处理 1．利用Δx=aT2及逐差法求a。 2．以a为纵坐标，F为横坐标，根据各组数据描点，如果这些点在一条过原点的直线上，说明a与F成正比。 3．以a为纵坐标，为横坐标，描点、连线，如果该线过原点，就能判定a与m成反比。 某同学利用打点计时器探究小车速度随时间变化的关系，所用交流电的频率为50 Hz，如图为某次实验中得到的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6、7为计数点，相邻两计数点间还有3个打点未画出。从纸带上测出x1=3.20 cm，x2=4.74 cm，x3=6.40 cm，x4=8.02 cm，x5=9.64 cm，x6=11.28 cm，x7=12.84 cm。 （1）请通过计算，在下表空格内填入合适的数据（计算结果保留三位有效数字）； 计数点 1 2 3 4 5 6 各计数点的速度/（m·s－1） 0.50 0.70 0.90 1.10 1.51 （2）根据表中数据，在所给的坐标系中作出v－t图象（以0计数点作为计时起点）；由图象可得，小车运动的加速度大小为_____m/s2。 在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验中。 （1）以下说法正确的是_____。 A．弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度 B．用悬挂砝码的方法给弹簧施加拉力，应保持弹簧位于竖直位置且处于平衡状态 C．用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量 D．用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等 （2）若某同学实验装置如图1所示，所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力，实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧的总长度。 ①有一个同学通过以上实验测量后把6组数据描点在坐标纸（如图2所示）中，请做出F–L图线； ②由此图线可得出该弹簧的原长=_____cm，劲度系数k=_____N/m（结果保留2位有效数字）。 （3）若某同学把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L，把作为弹簧的伸长量x，这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是下图中的_____。 （1）在做“验证力的平行四边 ... ...
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