在用DIS研究小车加速度与外力的关系时,某实验小组先用如图(a)所示的实验装置,重物通过滑轮用细线拉小车,在小车和重物之间接一个不计质量的微型力传感器,位移传感器(发射器)随小车一起沿水平轨道运动,位移传感器(接收器)固定在轨道一端.实验中力传感器的拉力为F,保持小车(包括位移传感器发射器)的质量不变,改变重物重力重复实验若干次,得到加速度与外力的关系如图(b)所示.
(1)小车与轨道的滑动摩擦力f=________ N.
(2)从图象中分析,小车(包括位移传感器发射器)的质量为________kg.
(3)该实验小组为得到a与F成正比的关系,应将斜面的倾角θ调整到________.(保留两位有效数字)
图甲为“研究加速度和力的关系”的实验装置.在实验操作中,将砝码盘和砝码所受的重力看成小车所受合外力.在保持小车总质量不变的情况下,改变所加砝码的数量,多次重复测量,得到加速度随力的变化规律如图乙所示.
(1)分析发现图线的水平轴上有明显的截距(OA不为零),这是因为_______________________.
(2)在图乙的a-F图线中,AB段基本是一条直线,由此得到,在小车总质量一定的条件下,加速度与小车受到的合外力的关系是____________________________________.而BC段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是__________________________.
某实验小组利用小车、一端带有滑轮的导轨、打点计时器和几个已知质量的小钩码探究加速度与力的关系,实验装置如图甲所示.
(1)图乙是实验中得到的一条纸带,图中相邻两计数点的时间间隔为0.1 s,由图中的数据可得小车的加速度a=__m/s2;
(2)该实验小组以测得的加速度a为纵轴,所挂钩码的总重力F为横轴,作出的图象如丙图中图线1所示,发现图象不过原点,怀疑在测量力时不准确,他们将实验进行了改装,将一个力传感器安装在小车上,直接测量细线拉小车的力F′,作a﹣F′图如丙图中图线2所示,则图象不过原点的原因是__,对于图象上相同的力,用传感器测得的加速度偏大,其原因是____________;
(3)该实验小组在正确操作实验后,再以测得的加速度a为纵轴,所挂钩码的总重力F和传感器测得的F′为横轴作图象,要使两个图线基本重合,请你设计一个操作方案_____________.
如图为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度和力的关系”的实验装置.
(1)在该实验中必须采用控制变量法,应保持___________不变,用钩码所受的重力作为___________,用DIS测小车的加速度.
(2)改变所挂钩码的数量,多次重复测量.在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线(如图所示).
①分析此图线的OA段可得出的实验结论是___________.
②此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是(______)
A.小车与轨道之间存在摩擦 B.导轨保持了水平状态
C.所挂钩码的总质量太大 D.所用小车的质量太大
某同学利用图 1 所示的实验装置在做“探究加速度与力、质量关系”的实验时,
(1)图 2 为实验中打出的一条纸带的一部分,纸带上标出了连续的 5 个计数点,依次为 A、 B、C、D 和 E,相邻计数点之间还有 4 个点没有标出,已知打点计时器所使用交流电源 的频率为 50Hz.由纸带量出相邻的计数点之间的距离分别为 sAB=4.22cm 、sBC=4. 65cm、 SCD =5.08cm、sDE =5.49cm, 打点计时器打下 C 点时,小车的速度大小为_____m/s,小 车的加速度大小为_____m/s2.(结果保留两位有效数字)
(2)某同学探究“保持物体所受合外力不变,其加速度与质量的关系”时,作出如图 3所示的图象,由图象可知,小车受到的合外力的大小是__________N.
(3)该同学探究“保持物体质量不变,其加速度与所受合外力的关系”时,根据实验测 得的数据得出的 a-F 图线,如图 4 所示,图线既不过原点,又不是直线,其原因可能是(__________)
A.实验中摩擦力没有平衡
B.实验中摩擦力平衡过度
C.实验中绳子拉力方向没有跟平板平行
D.实验中未满足钩码质量远小于小车质量.
如图所示,导热性能良好的气缸内用活塞封闭一定质量的理想气体,活塞用轻弹簧与缸底相连,当气缸如图甲水平放置时,弹簧伸长了x0=2cm,活塞到缸底的距离为L0=4cm,将气缸缓慢转到竖直位置,开口向上,如图乙所示,这时活塞刚好向缸底移动了x0的距离。已知环境温度不变,活塞的横截面积为S=1,活塞与气缸壁的摩擦不计,且气密性良好,活塞的质量为m=2kg,重力加速度为g=10,大气压强为P0=1×Pa,求:
(1)弹簧的劲度系数的大小;
(2)若从甲图到乙图的过程中,气体放出的热量为Q=5.6J,活塞的重力对气体做的功为W=0.4J,则弹簧开始具有的弹性势能为多少?