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艺术生文化课补习名校-远飞学校-课练3 误差 有效数字 实验 研究匀变速直线运动
发布人:管理员 时间:2020-11-16

8.在利用打点计时器测定匀变速直线运动的加速度实验中,打点计时器接在50 Hz低压交流电源上,某同学在打出的纸带上按打点的先后顺序每5个点取一个计数点,共取了ABCDE五个计数点(整条纸带宽度相同).从A点开始在每一个计数点处将纸带剪开分成四段(分别为abcd),将这四段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在xOy坐标系中,如图所示.

(1)若把每一段纸带的左上角连接起来,结果得到一条倾斜的直线,如图所示,由图可知纸带做________运动,且直线与x轴方向夹角越小,说明纸带运动的加速度________(越大越小)

(2)若测得a段纸带的长度为5.20 cmc段纸带的长度为7.20 cm,则可求出加速度的大小为________m/s2.

9.光电计时器是一种研究物体运动情况的常用计时仪器,其结构如图甲所示,ab分别是光电门的激光发射和接收装置,当有物体从ab间通过时,光电计时器就可以****地把物体从开始挡光到挡光结束的时间记录下来.现利用图乙所示的装置测量滑块和长木板间的动摩擦因数,图中MN是水平桌面,Q是长木板与桌面的接触点,12是固定在长木板上适当位置的两个光电门,与之连接的两个光电计时器没有画出,长木板顶端P点悬有一铅锤,实验时,让滑块从长木板的顶端滑下,光电门12各自连接的计时器显示的挡光时间分别为1.0×102 s4.0×103 s.用精度为0.05 mm的游标卡尺测量滑块的宽度为d1.010 cm.

(1)滑块通过光电门1时的速度v1________m/s,滑块通过光电门2时的速度v2________m/s(结果保留两位有效数字)

(2)由此测得的瞬时速度v1v2只是一个近似值,它们实质上是通过光电门12时的________,要使瞬时速度的测量值更接近于真实值,可将________的宽度减小一些.

(3)为了计算出滑块的加速度,除了测量dt1t2之外,还需要测量____________________________________________

则用这些物理量计算加速度的表达式为a________.

10[2020·河北乐亭一中考试]伽利略在《两种新科学的对话》一书中,提出猜想:物体沿斜面下滑是一种匀变速直线运动,同时他还用实验验证了该猜想,某小组依据伽利略描述的实验方案,设计了如图所示的装置,探究物体沿斜面下滑是否做匀变速直线运动,实验操作步骤如下:

让滑块从距离挡板s处由静止沿倾角为θ的斜面下滑,并同时打开右侧装置中的阀门,让水箱中的水流到量筒中;

当滑块碰到挡板的同时关闭阀门(假设水流均匀稳定)

记录下量筒收集的水量V

改变s,重复以上操作;

将测得的数据记录在表格中.

次数

1

2

3

4

5

6

s/m

4.5

3.9

3.0

2.1

1.5

0.9

V/mL

90

84

62

52

40

(1)该实验用量筒中收集的水量来表示________

A.水箱中水的体积

B.水从水箱中流出的速度

C.滑块下滑的时间

D.滑块下滑的位移

(2)某同学漏填了第3组数据中量筒收集的水量V,若实验正常,则V________mL;若保持下滑的距离s、倾角θ不变,增大滑块的质量,则水量V________(增加”“不变减少);若保持下滑的距离s、滑块质量不变,增大倾角θ,则水量V________(增加”“不变减少)

(3)下列说法中不属于该实验误差来源的是________

A.水从水箱中流出不够稳定

B.滑块开始下滑和开始流水不同步

C.选用的斜面不够光滑

D.选用了内径较大的量筒

[综合测评 提能力]

1D 错误是指因仪器故障、设计错误、操作不当等造成的测量偏差,不是误差,误差是不可避免的,只能尽可能减小误差,而错误是可以避免的.

2B 测量结果5.4 km有两位有效数字,因此以米为单位记录测量结果也应该是两位有效数字,表示为5.4×103 m.

3答案:(1)0.984 (2)9.77

解析:(1)从上向下,给小球编号,即为12345,那么324的中间时刻,故v32T(x24)x24(8.712.15) cm6.56 cm;每两个计数点之间的时间间隔T30(1) s,代入数据得v30.984 m/s(2)13之间的位移为x1,35之间的位移为x2,由匀变速直线运动的推论Δxat2x2x1at2(t是发生x1x2这段位移所用的时间,即t15(1) s),代入数据得小球下落的加速度a9.77 m/s2.

4答案:(1)乙 (2)3.11 (3)0.456

解析:(1)根据匀变速直线运动的特点(相邻的等长时间间隔位移之差相等)得出:x34x23x23x12x12x01,所以属于纸带A的是乙;(2)根据运动学公式ΔxaT2,得:a0.01(0.061 1-0.03) m/s23.11 m/s2(3)利用匀变速直线运动的推论:v12×0.1(0.061 1+0.03) m/s0.456 m/s.

5.答案:小球在位置2时下落的时间小于0.1 s 1.47 9.80
解析:根据h=1/2gt2=1/2×9.8×0.12 m=4.90 m,而位置1和位置2的距离为1.23 cm,比4.90 cm小很多,由此可知,频闪仪拍位置1时,小球并没有立即开始下落,导致小球在位置2时下落的时间小于0.1 s;从上向下,给小球编号,即为1、2、3、4;那么3是2与4的中间时刻,故v3=x24/2t=(30.64-1.23) cm=29.4 cm=29.4×10-2 m,每相邻两个位置间的时间间隔t=0.1 s,代入数据得:v3=

2×0.1(29.4×10-2)

m/s=1.47 m/s,设2到3间的位移为x1,3到4间的位移为x2,由匀变速直线运动的推论:Δx=at2得:x2-x1=gt2,(注意:t是发生x1或x2这个位移所用的时间)t=0.1 s,代入数据得:[(30.63-11.03)-(11.03-1.23)]×10-2(m)=g×(0.1 s)2,解得:g=9.80 m/s2.
        6.答案:(1)0.860 (2)平均速度 (3)偶然 (4)光电门A(或A) 2.4(2.2~2.6均算正确)
解析:(1)宽度d的读数为8 mm+12×0.05 mm=8.60 mm=0.860 cm;(2)s/t表示滑块在A至B段的平均速度的大小;(3)每次实验重复几次测量后取平均值,是为了减小人为操作造成的误差即偶然误差;(4)若某同学做该实验时将光电门B的位置改变多次,光电门A的位置保持不变,画出s/t-t图线后,得出的纵轴截距的物理含义为滑块经过光电门A的瞬时速度;滑块在摩擦力作用下做匀减速直线运动,有s=vAt-1/2at2,即s/t=vA-1/2at2,由题中图象知,图线的斜率k=

0.66-0.08(1.13-1.80) 

m/s2=-1.2 m/s2,因此a=-2k =2.4 m/s2.
7.答案:(1)C (2)5.0 (3)0.5
解析:(1)读数结果以毫米为单位,由读数规则知:最小分度为毫米的刻度尺及10分度游标卡尺的小数点后只有1位数字,20分度游标卡尺的小数点后有2位数字,螺旋测微器的小数点后有3位数字,所以所用工具为20分度游标卡尺,C正确.(2)滑块经过光电门时的速度大小为v=d/t,滑块在斜面上做初速度为零的匀加速直线运动,其速度大小满足[d/t]²=2as,所以[d/t]²-s图线的斜率大小为加速度大小的2倍,所以滑块的加速度大小为a=5.0 m/s2.(3)由牛顿第二定律知a=

m(mgsin θ-μmgcos θ)

,代入数值得μ=0.5.
8.答案:(1)匀加速直线 越小 (2)1
解析:(1)纸带剪开后,水平方向宽度相同,正好与时间对应,竖直长度为相等时间内纸带的位移,由于Δx=a0T2,纸带长度差相等,Δx的变化规律恰好与速度一样,图线可看做v-t图象,即速度均匀增加,故为匀加速直线运动,若图象斜率越小,则加速度越小.(2)利用Δx=a0T2,即xm-xn=(m-n)a0 T2,有a0=

2×(0.1)2(0.0720-0.0520)

m/s2=1 m/s2.
9.答案:(1)1.0 2.5 (2)平均速度 滑块 (3)见解析
解析:(1)v1=d/t1=1.0 m/s;v2=d/t2=2.5 m/s.
(2)v1、v2实质上是滑块通过光电门1和2的平均速度,要使瞬时速度的测量值更接近于真实值,可将滑块的宽度减小一些.
(3)为了计算出滑块的加速度,除了测量d、t1和t2之外,还需要测量的物理量有两种方案.
方案一:测滑块由光电门1运动至光电门2所用时间t,
由v2=v1+at得a=

tt1t2(d(t1-t2)).

.
方案二:测两光电门之间的距离x,

v2(2)v1(2)2ax

a2(2).


10.答案:(1)C (2)73(71~75均算正确) 不变 减少 (3)C
解析:(1)因为水是均匀稳定地流出,所以流出的水的体积与时间成正比,所以该实验用量筒中收集的水量表示滑块下滑的时间,C正确;(2)该运动是匀变速直线运动,位移与时间的二次方成正比,即位移与水量的二次方成正比,即s=kV2.根据1、3组数据可得

s1kV1(2)s3kV3(2)

,小组同学漏填了第3组数据,实验正常,由此解得水量V3≈73 mL;若保持倾角θ不变,增大滑块质量,物体的加速度不变,则相同的s,水量V将不变;若保持滑块质量不变,增大倾角θ,加速度将增大,则相同的s,时间减小,水量V将减少;(3)本实验误差的主要来源:水从水箱中流出不稳定;滑块开始下滑与水开始流动不同时;选用了内径较大的量筒,选用的斜面不够光滑并不影响实验结果,C正确,A、B、D错误.

 

 

 


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