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7.某實驗小組采用圖1的裝置探究“牛頓第二定律”即探究加速度a與合力F、質(zhì)量M的關(guān)系.實驗中,小車碰到制動裝置時,鉤碼尚未到達地面.

(1)為使圖中鉤碼的總重力大小視為細繩的拉力大小,須滿足的條件是小車的總質(zhì)量遠大于鉤碼的總質(zhì)量(填“大于”、“小于”、“遠大于”或“遠小于”).
(2)在做小車加速度與小車質(zhì)量的關(guān)系實驗時,保持鉤碼的質(zhì)量一定,改變小車的總質(zhì)量,測出相應(yīng)的加速度.采用圖象法處理數(shù)據(jù),為了比較容易地觀察出加速度a與小車的總質(zhì)量M之間的關(guān)系,應(yīng)作出a與1M的圖象.
(3)在保持小車及車中的砝碼質(zhì)量M一定,探究加速度與所受合外力的關(guān)系時,由于平衡摩擦力時操作不當(dāng),得到的a-F關(guān)系如圖2所示(a是小車的加速度,F(xiàn)是所掛鉤碼的重力),其原因是:平衡摩擦力過度.
(4)某同學(xué)實驗中打出了一條紙帶,如圖3所示.計時器打點的時間間隔為0.02s,從比較清晰的點起,每5個點取1個計數(shù)點,量出相鄰計數(shù)點之間的距離分別為:OA=1.39cm,AB=1.70cm,BC=2.02cm,CD=2.33cm.由此可知,小車的加速度大小為0.315m/s2.(保留三位有效數(shù)字)

分析 (1)重物加速下滑,處于失重狀態(tài),其對細線的拉力小于重力,要使其對細線的拉力近似等于重力,應(yīng)該使加速度減小,即重物的質(zhì)量應(yīng)該遠小于小車的質(zhì)量.
(2)反比例函數(shù)圖象是曲線,而根據(jù)曲線很難判定出自變量和因變量之間的關(guān)系;正比例函數(shù)圖象是過坐標原點的一條直線,就比較容易判定自變量和因變量之間的關(guān)系.
(3)圖2中圖象與縱軸的截距大于0,說明在拉力等于0時,就已經(jīng)有加速度;
(4)根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT2可以求出加速度的大�。�

解答 解:(1)重物加速下滑,處于失重狀態(tài),其對細線的拉力小于重力,設(shè)拉力為T,根據(jù)牛頓第二定律,有
對重物,有 mg-T=ma
對小車,有 T=Ma
解得
T=MM+mmg
故當(dāng)M>>m時,有T≈mg
(2)根據(jù)牛頓第二定律F=Ma,a與M成反比,而反比例函數(shù)圖象是曲線,而根據(jù)曲線很難判定出自變量和因變量之間的關(guān)系,故不能作a-M圖象,
但a=FM,故a與1M成正比,而正比例函數(shù)圖象是過坐標原點的一條直線,就比較容易判定自變量和因變量之間的關(guān)系,故應(yīng)作a-1M圖象.
(3)圖2中圖象與縱軸的截距大于0,說明在拉力等于0時,就已經(jīng)有加速度,說明平衡摩擦力過度.
(4)每5個點取一個計數(shù)點,所以相鄰的計數(shù)點間的時間間隔T=0.1s,
設(shè)O到A之間的距離為x1,以后各段分別為x2、x3、x4,根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT2可以求出加速度的大小,得:
x3-x1=2a1T2 
x4-x2=2a2T2 
為了更加準確的求解加速度,我們對兩個加速度取平均值得:a=12(a1+a2
即小車運動的加速度為:a=0.0233+0.02020.01700.01390.04=0.315m/s2
故答案為:(1)遠大于;(2)1M;(3)平衡摩擦力過度;(4)0.315

點評 只要真正掌握了實驗原理就能順利解決此類實驗題目,而實驗步驟,實驗數(shù)據(jù)的處理都與實驗原理有關(guān),故要加強對實驗原理的學(xué)習(xí)和掌握,要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實驗問題的能力,在平時練習(xí)中要加強基礎(chǔ)知識的理解與應(yīng)用.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

17.如圖甲所示的電路來測量電池電動勢和內(nèi)電阻,根據(jù)測得的數(shù)據(jù)作出了如圖乙所示的U-I圖線,由圖可知( �。�
A.電池電動勢的測量值為1.40 VB.電池內(nèi)阻的測量值為3.50Ω
C.外電路發(fā)生短路時的電流為0.40 AD.電池電動勢真實值小于1.40V

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18.如圖所示,甲是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖,乙是回旋加速器的原理圖,丙圖是研究楞次定律的實驗圖,丁是研究自感現(xiàn)象的實驗電路圖,下列說法正確的是( �。�
A.甲圖是用來測定帶電粒子比荷的裝置,可以用來研究同位素
B.乙圖是加速帶電粒子的裝置,其加速電壓越大,帶電粒子最后獲得的速度越大
C.丙圖中磁鐵插入過程中,電流由a通過電流計流向b
D.丁圖電路開關(guān)斷開瞬間,燈泡A一定會突然閃亮一下

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15.關(guān)于電磁波,下列說法正確的是( �。�
A.電磁波在真空中的速度為c=3.0×108m/s
B.在電磁波不能在空氣中傳播
C.電磁波就是聲波
D.電磁波沒有能量

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2.(1)在實驗室做常規(guī)實驗時經(jīng)常用到“重物”,有時還需要用“重物”改變小車的質(zhì)量,請為下列實驗從圖1中選擇正確的“重物”(填編號,可能多選):

①探究彈簧彈力大小與伸長量的關(guān)系B;②驗證機械能守恒A;
③探究小車加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系BC.
(2)圖2是實驗室用橡皮筋進行“探究功和速度變化關(guān)系”的實驗中獲得的一條紙帶,根據(jù)紙帶的信息,下列做法正確的是:BD
A.需要求得加速度,a=7.5m/s2
B.需要求得H點的速度,vH=1.1m/s
C.可以根據(jù)CI段的距離,求得vF的大小
D.可以根據(jù)FJ段的距離,求得vH的大小
E.需要求得多個點的速度vA、vB、vC、vD,作出v-t圖.

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12.下列說法正確的是( �。�
A.放射性元素的半衰期與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān)
B.β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子和電子時所產(chǎn)生的
C.別用X射線和綠光照射同一金屬表面都能發(fā)生光電效應(yīng),但用X射線照射時光電子的最大初動能較小
D.各種氣體原子的能級不同,躍遷時發(fā)射光子的能量(頻率)不同,因此利用不同的氣體可以制成五顏六色的霓虹燈
E.根據(jù)波爾理論,氫原子的核外電子由較高能級躍遷到較低能級時,要釋放一定頻率的光子,同時電子的動能減小,電勢能增大

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19.在豎直平面建立如圖所示的坐標系,y軸豎直方向向上,x軸沿水平方向向右,由A點斜射出一質(zhì)量為m的質(zhì)點,B和C是質(zhì)點運動軌跡上的兩點,如圖所示,其中l(wèi)0為常數(shù).已知重力加速度為g,不計空氣阻力的影響.求:
(1)質(zhì)點從A到C過程所經(jīng)歷的時間;
(2)質(zhì)點經(jīng)過C點時的速率.

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7.如圖所示,用長為L的輕繩把一個小鐵球懸掛在離水平地面高為2L的O點,小鐵球以O(shè)為圓心在豎直平面內(nèi)做圓周運動且恰能到達最高點B處.不計空氣阻力,重力加速度為g.若運動到最高點輕繩斷開,則小鐵球落到地面時的速度大小為( �。�
A.3gLB.6gLC.7gLD.3gL

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8.下列說法正確的是(  )
A.安培首先發(fā)現(xiàn)了電流周圍存在磁場
B.奧斯特通過實驗研究,總結(jié)出了電磁感應(yīng)的規(guī)律
C.法拉第在實驗中觀察到,在通有恒定電流的靜止導(dǎo)線附近的固定導(dǎo)線圈中會出現(xiàn)感應(yīng)電流
D.安培根據(jù)通電螺線管的磁場和條形磁鐵的磁場的相似性,提出了分子電流假說

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