(1)设电火花计时器打计时点的周期为T,则计算计数点F的瞬时速度vF的公式为vF=______; (2)他经过测量并计算得到电火花计时器在打B、C、D、E、F各点时物体的瞬时速度如下表.以A点对应的时刻为t=0,试在图2所示坐标系中合理地选择标度,作出v-t图象,并利用该图象求出物体的加速度a=______ m/s2(结果保留两位有效数字);
对应点 B C 0.180 D 0.218 E 0.262 F 0.301 速度(m/s) 0.141 (3)如果当时电网中交变电源的电压变成240V,打计时点的周期不变,而做实验的同学并不知道,那么加速度的测量值将______.(填“偏大”、“偏小”或“不变”) 【答案】
0.40 不变
【解析】(1)根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度知,vF=;
(2)用描点法作出v-t图象如右图所示,
由图线的斜率求出加速度a==m/s20.40 m/s2;
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(3)电网中交变电流的电压变化,并不改变电火花计时器的周期,故测量值不变. 故答案为:(1)
,(2)如图所示,0.40,(3)不变.
根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出F点的瞬时速度. 作出速度时间图线,结合图线的斜率求出加速度.
根据打点周期的测量误差,结合△x=aT2分析加速度的测量误差.
解决本题的关键掌握纸带的处理方法,会通过纸带求解瞬时速度和加速度,关键是匀变速直线运动推论的运用
3.(2019·湖南四大名校联考)橡皮筋像弹簧一样,也遵守胡克定律,即在弹性限度内伸长量△x与弹力F成正比,可表达为F=k△x,某同学用铁架台、刻度尺、钩码和待测橡皮筋组成如图所示装置,测定橡皮筋的劲度系数,是通过改变钩码个数测得一系列弹力F与橡皮筋总长度x的值,并作出F一x图象如图.请回答下列问题:
题3-6图
(1)若将图线延长与F轴相交,该交点的物理意义是 。 (2)由图线计算得该橡皮筋的劲度系数为 ;
(3)橡皮筋的劲度系数的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L、横截面积S有关,理论与实际都表明k=YS/L,其中Y是一个由材料决定的常数,材料力学上称之为杨氏模量。已知该实验所测橡皮筋未受到拉力时圆形横截面的直径D=4.00 mm,则其杨氏模量Y= 。 【答案】(1)相当于弹簧压缩1cm时的弹力 (2)24N/m (3)1.15×105Pa。
【解析】(1) 由图线可知,橡皮筋原长为6cm。若将图线延长与F轴相交,橡皮筋长度为5cm,对应弹力为负值,该交点的物理意义是相当于橡皮筋压缩1cm时的弹力。
(2)由F=k△x=k(x-x0)可知,F一x图象斜率等于橡皮筋的劲度系数k,k=24N/m。 (3)
橡皮筋横截面积S=πD2/4=1.256×10-5m2,L=0.06m, k=24N/m 代入k=YS/L,解得
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Y=1.15×105Pa。
4.(2020年1月云南昆明摸底测试)某同学在“验证力的平行四边形定则”的实验中,利用以下器材: 两个弹簧A和B、白纸、放木板、橡皮筋、图钉、细线、钩码、刻度尺、铅笔。 实验步骤如下:
(1)用刻度尺测得弹簧A的原长为6.00cm,弹簧B的原长为8.00cm;
(2)如图甲,分别将弹簧A、B悬挂起来,在弹簧的下端挂质量m=100g的钩码,钩码静止时,测得弹簧A的长度为6.98cm,弹簧B的长度为9.96cm。取重力加速度g=9.8m/s2,忽略弹簧自重的影响,两弹簧的劲度系数分别为kA= N/m,kB= N/m;
(3)如图乙,将木板水平固定,再用图钉把白纸固定在木板上,将橡皮筋一端固定在M点,另一端系两根细线,弹簧A、B一端分别系在这两根细线上,互成一定角度同时水平拉弹簧A、B,把橡皮筋结点拉到纸面上某一位置,用铅笔描下结点位置记为O。测得此时弹簧A的长度为8.10cm,弹簧B的长度为11.80cm,并在每条细线的某一位置用铅笔记下点P1和P2;
(4)如图丙,取下弹簧A,只通过弹簧B水平拉细线,仍将橡皮筋结点拉到O点,测得此时弹簧B的长度为13,90cm,并用铅笔在此时细线的某一位置记下点P,此时弹簧B的弹力大小为F’= N(计算结果保留3位有效数字);
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(5)根据步骤(3)所测数据计算弹簧A的拉力FA、弹簧B的拉力FB,在图丁中按照给定的标度作出FA和FB力的图示,根据平行四边形定则作出它们的合力F的图示,测出F的大小为 N。(计算结果保留3位有效数字);
(6)再在图丁按照给定的标度作出F’的图示,比较F与F’的大小及方向的偏差,均在实验所允许的误差范围之内,则该实验验证了力的平行四边形定则。 【答案】(2)100, 50(4)2.95
(5)作出FA和FB力的图示(FA=2.10N、 FB=1.90N),2.90
【解析】(2)在弹簧A的下端挂质量m=100g=0.1kg的钩码时,所受拉力F=mg=0.98N,测得弹簧A的长度LA=6.98cm,其伸长△xA=LA-LA0=6.98cm-6.00cm =0.98cm,由胡克定律F=kA△xA可得弹簧A的劲度系数kA=100N/m;在弹簧B的下端挂质量m=100g=0.1kg的钩码时,所受拉力F=mg=0.98N,测得弹簧B的长度LB=9.96cm,其伸长△xB=LB-LB0=9.96cm-8.00cm=1.96cm,由胡克定律F=kB△xB可得弹簧B的劲度系数kB=50N/m。
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