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实验：探究小车速度随时间变化的规律
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（1）某试验小组利用拉力传感器来验证牛顿第二定律，实验装置如图．他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到的
网友投稿 2022-07-30 00:00:00 零零社区
◎ 题目
（1）某试验小组利用拉力传感器来验证牛顿第二定律，实验装置如图．他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到的拉力F的大小；小车后面固定一打点计时器，通过拴在小车上的纸带，可测量小车匀加速运动的速度与加速度．
①若交流电的频率为50Hz，则根据下图所打纸带的打点记录，小车此次运动经B点时的速度v
B
______m/s，小车的加速度a=______m/s
2
．（v
B
、a的结果均保留到小数点后两位）
②要验证牛顿第二定律，除了前面提及的器材及已测出的物理量外，实验中还要使用______（填仪器名称）来测量出______．（填物理量名称）．
③由于小车所受阻力f的大小难以测量，为了尽量减小实验的误差，需尽可能降低小车所受阻力f的影响，以下采取的措旅中必要的是（双选）：______．
A．适当垫高长木板无滑轮的一端，使未挂钩码的小车被轻推后恰能拖着纸带匀速下滑
B．应使钩码总质量m远小于小车（加上传感器）的总质量M
C．定滑轮的轮轴要尽量光滑
D．适当增大钩码的总质量m
（2）某兴趣小组的同学制作了一个“水果电池”：将-铜片和一锌片分别插入一只苹果内，就构成了一个简单的“水果电池”，其电动势约为1.5V，内阻约有几百欧．现要求你用量程合适的电压表（内阻较大）、电流表（内阻较小）来测定水果电池的电动势E和内电阻r．
①本实验的电路应该选择下面的图甲或图乙中的：______
②若给出的滑动变阻器有两种规格：A（0～20Ω）、B（0～3kΩ）．本实验中应该选用的滑动变阻器为：______通电前应该把变阻器的阻值调至______．
③实验中测出六组（U，I）的值，在U-I坐标系中描出图丙所示的六个点，分析图中的点迹可得出水果电池的电动势为E=______V，内电阻为r=______Ω．（均保留3位有效数字）
④根据你在①中所选择的电路来测量得出的电动势E和内电阻r的测量值与真实值相比：电动势E______，内电阻r______．（均选填：“偏大”、“相等”或“偏小”）由此造成的实验误差属于______误差．（选填“系统”或“偶然”）
◎ 答案
（1）由图可知，相邻计数点间的时间间隔：t=0.02s×5=0.1s；
大下B时小车的速度：v
B
=
.
v
AC
=
AC
2t
=
8.00
2×0.1
cm/s=40.0cm/s=0.40m/s；
加速度：a=
BC-AB
t
2
=
(8.00-3.27)-3.27
0．
1
2
=146cm/s
2
=1.46m/s
2
；
②要验证牛顿第二定律，需要用天平测出小车的质量．
③A、在实验的过程中，我们认为绳子的拉力F等于钩码的重力mg，而在小车运动中还会受到阻力，所以我们首先需要平衡摩擦力．具体的方法是适当垫高长木板无滑轮的一端，使未挂钩码的小车恰能拖着纸带匀速下滑，故A正确．
B、根据实验原理可知，在该实验中以及用传感器直接测出了小车所受拉力大小，因此对小车质量和所挂钩码质量没有具体要求，故BC错误．
D、适当增大钩码的质量可以减小摩擦阻力产生的相对误差，故D正确．故选AD．
（2）①“水果电池”的内阻很大，为了使电表有明显示数，应选用阻值较大的滑动变阻器，由于变阻器的电阻较大，为减小误差，应选择图甲所示电路，（电流表内接法）．
②由题意可知，“水果电池”的内阻很大，若选用0～20Ω的变阻器，当滑动触头移动时，电表的读数几乎不变，无法多次测量，使实验的误差较大；为了减小实验误差，应选用阻值较大的滑动变阻器B．在闭合开关前，应把滑动变阻器的阻值调到最大．
③连接坐标系内各点，作出U-I图象，如图所示；由图可知，图线纵轴的截距即为电动势，则E=1.5V．图线的斜率大小等于电源的内阻，
则r=
△U
△I
=
1.5
3×1
0
-3
Ω=500Ω．
④由于电流表的分压，使得路端电压存在误差，而电流没有误差，运用
图象法分别在U-I图上由测量数据作出的图线1和修正误差后真实值作出的图线2，由图看出，电动势没有系统误差，即电动势值与真实值相等，内阻的测量值偏大．
故答案为：（1）①0.40，1.46；②天平，小车的质量；③AD；
（2）①图甲；②B，最大；③2.50，500；④相等，偏大，系统．
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析，试题“（1）某试验小组利用拉力传感器来验证牛顿第二定律，实验装置如图．他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到的…”主要考查了你对 【实验：探究小车速度随时间变化的规律】，【实验：探究加速度与力、质量的关系】，【牛顿第二定律】，【实验：测定电池的电动势和内阻】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。
http://www.00-edu.com/html/202207/223329.html
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