2019-2020学年，河北省辛集中学高中物理暑期作业(15)

夏季作业(十五)

机械实验的创新设计

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1..一个来自物理小组的学生设计了一个实验来粗略测量玩具车通过凹桥最低点的速度。使用的设备有:玩具车、压力托盘秤、凹桥模拟器(圆弧半径为R=0.20米)。

完成下列空:

(1)如图(a)所示，将凹桥模拟器放在托盘秤上。托盘秤的指示是1.00千克。

(2)当玩具小车放置在凹桥模拟器的最低点时，托盘秤的指示如图(b)所示，单位为千克。

(3)从凹桥模拟器的某个位置释放台车，通过最低点后滑向另一侧。在此过程中，托盘秤的最大指示值为m。将小车从同一位置松开几次，并记录每次的M值，如下表所示。

序列号

1

2

3

4

5

m(kg)

1.80

1.75

1.85

1.75

1.90

(4)根据上述数据，小车通过凹桥最低点时，桥上的压力可计算为N；小车通过最低点的速度为米/秒(重力加速度取为9.80米/秒2，计算结果保留两个有效数字)[/小时/]

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2..在水平固定的长木板上

，小明分别用物体A和物体B来探讨加速度和外力之间的关系。实验装置如图一所示(没有显示点计时器和纸带)。在实验过程中，小明用不同的重物P挂在光滑的轻型活动滑轮上，使平行于长木板的细线分别拉动长木板上的物体A和B从静止状态加速(纸带与打点计时器之间的阻力和空空气阻力可以)实验结束后，经过数据处理，小明得到了物体A和B的加速度与轻型弹簧秤的弹力F之间的关系图像，分别如图B所示。

(1)以下陈述是正确的。

答:一端带有天车的长木板也能达到实验目的

B .在实验过程中，在释放物体之前，应打开撞击计时器的电源

实验中重物的质量应该远小于物体的质量

D .弹簧秤的读数总是重量P的一半

(2)肖明仔细分析了图B中两条直线不重合的原因，并得出两个物体的质量不相等的结论，以及mA mB(填入“大于”、“等于”或“小于”)；两个物体与木板之间的动摩擦系数μA μB(填入“大于”、“等于”或“小于”)。

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3..气垫导轨是中学物理实验室必备的实验设备之一。我们可以利用气垫导轨来探索物体的加速度、力和质量之间的关系，研究物体的功和速度之间的关系，验证机械能守恒定律等。实验中使用的装置如图一所示。在水平放置的气垫导轨上，质量为m的滑块A通过绕过滑轮C的细线与质量为m的钩码B相连，当按下开关K解除滑块A的锁定时，滑块在钩码的牵引下开始静止运动，与定时器相连的光电门D将记录滑块上遮光条的遮光时间。气垫导轨和滑块由铝合金制成，导轨顶角为90°，顶角平分线沿垂直方向，如图二所示，发现铝合金之间的动摩擦系数在0.15-0.19之间。为了确定动摩擦系数的具体值，该装置可用于比较。

a .安装气垫导轨，将滑块放在导轨上，启动气泵，调整气垫导轨，使滑块能够靠在导轨上；

B .关闭气泵，用控制开关K锁定滑块，然后用细线将滑块与钩码连接，并将光电门固定在尽可能靠近滑轮一端的位置；

启动气泵，按下开关k释放滑块，记录遮光条p的遮光时间t1；

D .关闭气泵，再次用K锁定滑块，保持光电门的位置和挂钩的数量不变，仍然释放滑块，并记录遮光条p的遮光时间T2。

(1)步骤a的目的是。

(2)根据上述实验操作和下列数据，可以计算出铝合金之间的动摩擦系数。

a .局部重力加速度g、滑块上遮光条到光电门的距离x以及遮光条的宽度d

B .滑块的质量m和遮光条的宽度d

C .滑块质量m和挂钩代码质量m

D .滑块的质量m、挂钩代码的质量m、滑块上的遮光条到光电门的距离x以及遮光条的宽度d

(3)根据您的选择，铝合金之间的动摩擦系数表达式为μ=。

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4..在做“研究匀速直线运动”的实验时，一个同学拿了一个电火花计时器铺好的纸带，如图A所示，并在上面记下了A、b、c、d、e、f和G7的点数。每两个相邻的计数点之间仍有四个点未在图中显示。电火花计时器连接220伏和50赫兹的交流电源。[

(1)让火花计时器的点火周期为t，计算f点瞬时速度vF的公式为Vf =；

(2)如下表所示，他测量并计算了火花计时器到达点B、C、D、E和F时物体的瞬时速度。以A点对应的时间为t=0，在图B所示的坐标系中尽量合理地选择比例，制作一幅v-t图像，用此图像计算物体的加速度a= m/s2(结果保留两个有效数字)；

对应点

B

C

D

E

F

速度(m/s)

0.141

0.180

0.218

0.262

0.301

(3)如果当时电网中的交流电压变为210伏，而做实验的学生并不知道，那么加速度的测量值与实际值进行比较(填写“太大”、“太小”或“不变”)。

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5..如图一所示，一位同学将一端固定有滑轮的长木板水平放在桌面上，用钩码将木块水平拉过一条细线，使其从静止状态移动。用点计时器记录在纸带上的木块的运动如图B所示，其中O是纸带上记录的第一个点，A、B和C是同学在纸带上的计数点，图B所示的数据是A

(1)当敲击计时器敲击B点时，木块的速度为vB=米/秒；木块的加速度a= m/s2。

(2)然后，学生用天平测量吊钩代码m=0.10千克的质量和木块M=0.40千克的质量。根据给定的计算数据，学生计算出木块与木板之间的动摩擦系数μ。请写出最终结果μ =(忽略滑轮阻力，取G = 10米/S2)。[/h/。

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6..图1是验证牛顿第二定律的实验装置示意图。在图中，敲击计时器的电源为50 Hz交流电源，敲击时间间隔用δ T表示。在小车质量未知的情况下，一位同学设计了一种方法来研究物体在一定外力作用下加速度与其质量的关系。

(1)完成以下实验步骤空。

①平衡小车的阻力:不要挂小挂板，调整木板右端的高度，用手轻轻拨动小车，直到一系列的点被敲击计时器击中。

(2)按住小车，挂上小挂板，在小挂板中放入适当的质量块，并在小车中放入重物。

(3)打开击打计时器的电源，松开小车，获得一条带有标记的纸带，并在纸带上标记小车重量的质量m0。

④按住台车，改变台车的重量，重复步骤③。

⑤在每个纸带的空白部分每隔五个点取一个计数点。测量相邻计数点x1、x2…之间的距离，并计算不同m0对应的加速度A。

⑥以重量的质量m0为横坐标和纵坐标，在坐标纸上画出-m0关系图。如果加速度与小车的总质量和重量成反比，它应该与m0成关系(填写“线性”或“非线性”)。

(2) (1)在本实验中，为了确保当台车中的重量发生变化时，台车上的拉力大致不变，小挂板的质量和托盘中的质量之和应满足以下条件。

(2)让纸带上三个相邻计数点之间的距离为x1、x2和x3.a可由x1、x3和δ t表示为a=。图2显示了用标尺在纸带上测量x1、x2和x3的情况，从中可以读出x1 = mm和x3 = mm。由此，加速度的大小可获得为a= m/s2。

(3)图3是获得的实验图的示意图。假设图中直线的斜率为K，纵轴的截距为B，如果牛顿第二定律成立，那么小车上的拉力为，小车的质量为。

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7..一个物理小组组装了一套如图A所示的装置，同时探索功和物体动能变化之间的关系。

(1)如果用砂和砂斗的总重力来表示台车上的合力，为了减少这种做法引起的实验误差，有必要

(1)将长板的右端适当抬高至；

②满足条件:台车质量(填入“远大于”、“远小于”或“等于”)砂和砂斗的总质量；

(3)拉动小车的细线(从小车到滑轮)和长木板。

(2)如图b所示，是小车在恒力f的作用下匀速加速的纸带，纸带的测量数据在图中用字母表示，已知击打计时器的击打频率为f，如果要用这些数据来验证动能定理，还需要测量哪些物理量？没错。

(3)根据测量数据，写出待验证的“功与物体动能变化的关系”表达式:。

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8..用图A所示的实验装置来验证由A和B组成的系统中的机械能守恒。B在静止时从高处开始下落，在A上拖动的纸带形成一系列点，通过测量纸带上的点可以验证机械能守恒定律。图B显示了在实验中获得的纸带:0是放置的第一个点，并且每两个相邻的计数点之间还有4个点(图中未标出)。计数点之间的距离如图B所示。如果已知A的质量M1为50 g，B的质量M2为150 g，则(G取为9.8 m/s2，结果保留两位有效数字)

(1)当计数点5放置在纸带上时，速度v = m/s；

(2)系统动能δ ek = j的增加和系统势能δ EP = j的减少在撞击0～5过程中发生。结论如下:

(3)如果由同学制作的v2-h图像如图C所示，则局部实际重力加速度g= m/s2。