1、1河北安平中学实验部高一年级物理学科寒假作业2019 年 2 月 17 日 实验：研究匀变速直线运动1某同学用如图 1 甲所示的实验装置研究匀变速直线运动图 1实验步骤如下：A安装好实验器材；B让小车拖着纸带运动，打点计时器在纸带上打下一系列小点，重复几次选出一条点迹比较清晰的纸带，从便于测量的点开始，每五个点取一个计数点，如图乙中a、 b、 c、 d 等点；C测出 s1、 s2、 s3、.结合上述实验步骤，请你继续完成下列任务：(1)实验中，除打点计时器(含纸带、复写纸)，小车，一端附有滑轮的长木板，细绳，钩码，导线及开关外，在下列的仪器和器材中，必须使用的有_(填选项代号)A电压合适的 5
2、0 Hz 交流电源 B电压可调的直流电源C秒表 D刻度尺 E天平 F重锤 G弹簧秤H滑动变阻器(2)如果小车做匀加速运动，所得纸带如图乙所示，则 s1、 s2、 s3的关系是_，已知打点计时器打点的时间间隔是 t，则打 c 点时小车的速度大小是_2实验室利用打点计时器研究小滑块做减速运动时的运动情况，打出如图 2 所示的纸带，打点计时器接在频率为 50 Hz 的交流电源上请回答下列问题：(1)纸带的_(填“ A”或“ B”)端与小滑块相连，纸带上 AB 段运动的时间为_(2)根据纸带请判断该滑块的运动属于_(填“匀速”或“匀减速”)直线运动(3)从纸带可以测出 A、 B 两点间的距离为_，滑块
3、的加速度大小为_(计算结果保留三位有效数字)2图 23如图 3 甲所示，小车放在斜面上，车前端拴有不可伸长的细线，跨过固定在斜面边缘的小滑轮与重物相连，小车后面与打点计时器的纸带相连起初小车停在靠近打点计时器的位置，重物到地面的距离小于小车到滑轮的距离启动打点计时器，释放重物，小车在重物的牵引下，由静止开始沿斜面向上运动，重物落地后，小车会继续向上运动一段距离打点计时器使用的交流电频率为 50 Hz.图乙中 a、 b、 c 是纸带上的三段，纸带运动方向如箭头所示图 3(1)根据所提供纸带上的数据，计算打 c 段纸带时小车的加速度大小为_ m/s2.(结果保留两位有效数字)(2)打 a 段纸带时
4、，小车的加速度是 2.5 m/s2.请根据加速度的情况，判断小车运动的最大速度可能出现在 b 段纸带中的_段内4一小球在桌面上做匀加速直线运动，现用高速摄影 机在同一底片上多次曝光，记录下小球运动过程中 在每次曝光时的位置，并将小球的位置编号，得到的照片如图 4 所示由于底片保管不当，其中位置 4 处被污损若已知摄影机连续两次曝光的时间间隔均为 1 s，则利用该照片可求出：小球运动的加速度约为 _m/s2.位置 4 对应的速度为_m/s，能求出 4 的具体位置吗？ _(填“能”或“不能”)求解方法是：_( 不要求计算，但要说明过程)图 435在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用
5、电火花计时器打下的纸带如图 5 所示，并在其上取了 A、 B、 C、 D、 E、 F、 G 7 个计数点，每相邻两个计数点间还有4 个点图中没有画出，电火花计时器接 220 V、50 Hz 交流电源图 5(1)设电火花计时器的周期为 T，计算 F 点的瞬时速度 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 t0，试在下图所示坐标系中合理地选择标度，作出 vt 图象，并利用该图象求出物体的加速度 a_ m/s 2；对应点 B C D E F速度(m/s) 0.141 0.180 0.218 0.26
6、2 0.301(3)如果当时电网中交变电流的电压变成 210 V，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比_(填“偏大” 、 “偏小”或“不变”)实验：探究弹力和弹簧伸长的关系6在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，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用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证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7在“探究弹力和弹簧伸长关系”的实验中，某实验小组将不同数量的钩码分别挂在竖直弹簧下端，进行测量，根据实验所测数据，利用描点法作出了
7、所挂钩码的重力 G 与弹簧总长 L 的关系图象，如图 1 所示根据图象回答以下问题4(1) 弹簧的原长为_(2) 弹簧的劲度系数为_(3) 分析图象，总结出弹簧弹力 F 跟弹簧长度 L 之间的关系式为_ _8用如图 2 甲所示的装置测定弹簧的劲度系数，被测 弹簧一端固定于 A 点，另一端 B 用细绳绕过定滑轮挂钩码，旁边竖直固定一最小刻度为 mm 的刻度尺，当挂两个钩码时，绳上一定点 P 对应刻度如下图乙中 ab 虚线所示，再增加一个钩码后， P 点对应刻度如下图乙中 cd 虚线所示，已知每个钩码质量为 50 g，重力加速度 g9.8 m/s2，则被测弹簧的劲度系数为_N/m，挂三个钩码时弹簧
8、的形变量为 _cm.图 29某同学利用如图 3(a)装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验(1)在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持_状态(2)他通过实验得到如下图(b)所示的弹力大小 F 与弹簧长度 x 的关系图线由此图线可得该弹簧的原长 x0_ cm，劲度系数 k_ N/m.(3)他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧秤，当弹簧秤上的示数如下图(c)所示时，该弹簧的长度 x_ cm.图 310某实验小组做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验实验时，先把弹簧平放在桌面上，用刻度尺测出弹簧的原长 L04.6 cm，再把弹簧竖直悬挂起来，在下端挂钩码，每增加一只钩码均记下对应的弹簧的长度 x
9、，数据记录如下表所示 .钩码个数 1 2 3 4 5弹力 F/N 1.0 2.0 3.0 4.0 5.05弹簧的长度 x/cm 7.0 9.0 11.0 13.0 15.0(1)根据表中数据在图 4 中作出 Fx 图线；图 4(2)由此图线可得，该弹簧劲度系数 k_N/m；(3)图线与 x 轴的交点坐标大于 L0的原因是_.2 月 17 日作业答案1. 解析 (2)因小车做匀加速直线运动，所以 s3 s2 s2 s1.c 点是 bd 段的时间中点，则 c 点的瞬时速度等于该段的平均速度 vc .s2 s310t答案 (1)AD (2) s3 s2 s2 s1 s2 s310t2. 解析 (1)
10、小滑块做减速运动，从纸带上计时点的分布看出，从左向右，相邻计时点之间的距离越来越大，因此纸带的 B 端与小滑块相连，纸带上 AB 段运动的时间为4T40.02 s0.08 s.(2)从左向右纸带上相邻两计时点的距离之差分别为 x1(5.203.00) cm(3.001.00) cm0.20 cm， x2(7.605.20) cm(5.203.00) cm0.20 cm， x3(10.207.60) cm(7.605.20) cm0.20 cm，显然 x1 x2 x3，因此该滑块做匀减速直线运动(3)纸带上 A、 B 两点之间的距离为 xAB(10.201.00)cm9.20 cm.由公式 x
11、aT2得滑块运动的加速度大小 a m/s25.00 m/s 2. xT2 0.210 20.022答案 (1) B 0.08 s (2)匀减速 (3)9.20 cm 5.00 m/s 23. 解析 a m/s2(2.08 1.90 1.73) (1.48 1.32 1.12)10 290.0225.0 m/s2，由小车拖着纸带先加速后减速，知速度最大的一段时间内平均速度也大，相同时间内位移最大，故是在 2.98 cm 段内答案 (1)5.0 (2)2.98 cm64. 解析 从图中读出 5、6 之间的距离为 37.5 cm24.0 cm13.5 cm，2、3 之间的距离为 6.0 cm1.5
12、cm4.5 cm，利用逐差法有 x56 x233 aT2，求出 a3.010 2 m/s2；位置 4 对应的速度为 v4 102 m/s910 2 m/s；欲求 4 的x352T 24.0 6.02具体位置，可以采用逐差法利用( x6 x4)( x4 x2)4 aT2求解答案 3.010 2 (2.8102 3.110 2 均可) 910 2 能 利用( x6 x4)( x4 x2)4 aT2可以求出位置 4 的具体位置(其他方法合理均可)5. 解析 (1)利用“中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度”求 F 点的速度，可得 vF ；d6 d410T(2)用描点法作出 vt 图象如图所示，
13、由图线的斜率求出加速度 a 0.40 m/s 2； v t(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，故测量值与实际值相比不变答案 (1) (2)见解析图 0.40 (3)不变d6 d410T6. 解析 本题主要考查使用弹簧时应注意的问题本实验中应以所研究的一根弹簧为实验对象，在弹性限度内通过增减钩码的数目，以改变弹簧的拉力，来探究弹力与弹簧伸长的关系，所以选 A、B.答案 AB7. 解析 由题图知，当不挂钩码时，弹簧长 10 cm，即弹簧原长为 10 cm；弹簧的劲度系数等于图象的斜率，即 k N/m1 000 N/m，由数学函数关系40(14 10)10 2可得弹簧弹力 F
14、 跟弹簧长度 L 之间的关系式为 F1 000( L0.10) N.答案 (1)10 cm (2)1 000 N/m (3) F1 000( L0.10) N8. 解析 增加一个钩码，弹簧的拉力增加 F mg0.49 N，弹簧的伸长量增加 x7 mm710 3 m，故弹簧的劲度系数为 k N/m70 N/m. F x 0.49710 37挂三个钩码时，x m2.1010 2 m3mgk 35010 39.8702.10 cm.答案 70 2.109. 解析 (1)为了刻度尺读数准确，要求刻度尺保持竖直(2)由胡克定律可得：F k(x x0)，可知：图线与 x 轴的截距大小等于弹簧的原长，即 x
15、04 cm；图线的斜率大小等于弹簧的劲度系数 k50 N/m.(3)由胡克定律可得： F k(x x0)，代入数据得 x10 cm.答案 (1)竖直 (2)4 50 (3)1010. 解析 (1)用作图法研究弹簧的弹力与其伸长量的关系，由于实验误差，依据实验数据描成的点有时不会完全在一条直线上这时所作直线应尽量多的通过这些点，并使不在直线上的点尽量均匀分布在所作直线两侧明显与其他的点相差很远的点应该舍去该题中所给出数据恰好可以在一条直线上，所以直接描点由刻度尺作图即可(2)在弹性限度内，弹簧的弹力与弹簧的伸长量成正比由 F k x 得 k 50 F xN/m，即图线的斜率为弹簧的劲度系数(3)由于弹簧有一定重量，将其自然悬挂时的长度与平放时的长度不一样，平放时稍短一些量取 L0时，应将弹簧一端固定在铁架台上的铁夹上，让其自然下垂，再用毫米刻度尺量得自然状态下的原长答案 (1)如下图所示 (2) 50 (3)弹簧自身重力的影响8
