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【題目】在探究加速度與物體所受合外力和質量間的關系時,采用如圖所示的實驗裝置,小車及車中的砝碼質量用M表示,盤及盤中的砝碼質量用m表示,小車的加速度可由小車后拖動的紙帶上由打點計時器打出的點計算出:

(1)Mm的大小關系滿足______時,才可以認為細線對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力.

(2)一組同學在保持盤及盤中的砝碼質量一定的情況下,探究加速度與小車質量的關系,以下做法正確的是________

A.平衡摩擦力時,應將盤及盤中的砝碼用細線繞過定滑輪系在小車上

B.每次改變小車的質量時,不需要重新平衡摩擦力

C.實驗時,先放開小車,再接通打點計時器電源

D.小車運動的加速度可用天平測出mM,直接用公式a=mg/M求出

(3)在保持小車及車中的砝碼質量M一定,探究加速度與所受合外力的關系時,由于平衡摩擦力時操作不當,兩位同學得到的a-F關系分別如圖中2中甲、乙所示(a是小車的加速度,F是細線作用于小車的拉力).

其原因分別是:

甲圖:___________________________________________;

乙圖:___________________________________________.

【答案】mM B 木板的傾角過大 沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足

【解析】

解決實驗問題首先要掌握該實驗原理,了解實驗的操作步驟和數據處理以及注意事項,該實驗采用的是控制變量法研究,其中加速度、質量、合力三者的測量很重要;

(1)該實驗的研究對象是小車,采用控制變量法研究.當質量一定時,研究小車的加速度和小車所受合力的關系.為消除摩擦力對實驗的影響,可以把木板右的左端適當墊高,以使小車的重力沿斜面分力和摩擦力抵消,那么小車的合力就是繩子的拉力;
根據牛頓第二定律得:
m:
M:
解得:,時,即當小車的質量遠大于砝碼和盤的總質量時,繩子的拉力近似等于砝碼和盤的總重力;
(2)A、平衡摩擦力時,應將繩從小車上拿去,輕輕推動小車,使小車沿木板運動,通過打點計時器打出來的紙帶判斷小車是否勻速運動A錯誤;
B、每次改變小車的質量時,小車的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消,不需要重新平衡摩擦力.故B正確;
C、實驗時,若先放開小車,再接通打點計時器電源,由于小車運動較快,可能會使打出來的點很少,不利于數據的采集和處理,所以應該先接通電源,后釋放小車,故C錯誤
D、小車運動的加速度是利用打點計時器打出紙帶并分析紙帶得到的,如果用天平測出m以及小車質量M,直接用公式求出,這是在直接運用牛頓第二定律計算的,而我們實驗是在探究加速度與物體所受合外力和質量間的關系,D錯誤
(3)甲圖:當時,,也就是說當繩子上沒有拉力時小車就有加速度,該同學實驗操作中平衡摩擦力過大,即傾角過大
乙圖:從上圖中發(fā)現直線沒過原點,當時,,也就是說當繩子上有拉力時小車的加速度還為0,說明該組同學實驗操作中遺漏了平衡摩擦力或平衡摩擦力不足這個步驟.即傾角過小。

練習冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某實驗小組利用如圖所示的裝置探究加速度和力的關系,他們將寬度很小的擋光片固定在小車上,用不可伸長的細線將其通過一個定滑輪與砝碼盤相連,在水平桌面上的A.B兩處各安裝一個光電門,記錄小車通過A.B時的遮光時間。

(1)在該實驗中必須采用控制變量法,應保持______不變,用砝碼盤和盤中砝碼所受的總重力作為______,為減小系統誤差,應使砝碼盤和砝碼的總質量______(選填遠大于”、“遠小于等于”)小車的質量;

(2)為消除摩擦力的影響,實驗前平衡摩擦力的具體操作為:取下______,把木板不帶滑輪的一端適當墊高并反復調節(jié),直到輕推小車后,小車能沿木板做______運動;

(3)用毫米刻度尺測量擋光片的寬度d和兩個光電門之間的距離L,將小車停在C,在砝碼盤中放上砝碼,小車在細線拉動下運動小車通過A.B時的遮光時間分別為t1、t2,則小車通過A時的速度va=______,在此過程中小車的加速度a=______.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】采用讓重物自由下落的方法驗證機械能守恒定律,實驗裝置如圖所示:現有的器材為:帶鐵夾的鐵架臺、電火花打點計時器、紙帶、重錘.

(1)需要測量物體由靜止開始自由下落到某點時的瞬時速度v和下落高度h。某班同學利用實驗得到的紙帶,設計了以下四種測量方案,正確的是_____

A.用刻度尺測出物體下落的高度h,并測出下落時間t,通過v=gt計算出瞬時速度v

B.用刻度尺測出物體下落的高度h,并通過計算出瞬時速度v

C.根據做勻變速直線運動時紙帶上某點的瞬時速度,等于這點前后相鄰兩點間的平均速度,計算出瞬時速度v,并通過計算出高度h。

D.用刻度尺測出物體下落的高度h,根據做勻變速直線運動時紙帶上某點的瞬時速度,等于這點前后相鄰兩點間的平均速度,計算出瞬時速度v。

(2)甲同學從打出的紙帶中選出一條理想的紙帶,如圖所示。選取紙帶上連續(xù)打出的5個點A、B、C、D、E,測出A點與起始點O的距離為s0,A、C間的距離為s1,C、E間的距離為s2。已知重錘的質量為m,打點計時器所接交流電的頻率為f,當地的重力加速度為g。從起始點O開始到打下C點的過程中,重錘重力勢能的減小量為EP=__________,重錘動能的增加量為EK=__________。在誤差充許的范圍內,如果EP=EK,則可驗證機械能守恒。

(3)乙同學經正確操作得到打點紙帶,在紙帶后段每兩個計時間隔取一個計數點,依次為1、2、3、4、5、6、7,測量各計數點到起始點的距離h,并正確求出打相應點時的速度v。各計數點對應的數據見下表:

計數點

1

2

3

4

5

6

7

h/m

0.124

0.194

0.279

0.380

0.497

0.630

0.777

v/(m·s-1)

1.94

2.33

2.73

3.13

3.50

v2/(m2·s-2)

3.76

5.43

7.45

9.80

12.25

他在如圖所示的坐標中,描點作出v2-h圖線。由圖線可知,重錘下落的加速度g′=__________m/s2(保留三位有效數字);若當地的重力加速度g=9.80m/s2,如果在誤差允許的范圍內g′=__________,則可驗證機械能守恒。

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【題目】201788日四川九寨溝發(fā)生7.0級地震,李克強總理和汪洋副總理作出重要批示,緊急成立生命救援隊趕往災區(qū).此次救援隊攜帶的救援工具,包括生命探測器、擴張機等,如圖所示是擴張機的原理示意圖,A、B為活動鉸鏈,C為固定鉸鏈,在A處作用一水平力F,滑塊B就以比F大得多的壓力向上頂物體D,已知圖中,b=0.05 m,F=400 N,B與左壁接觸,接觸面光滑,則D受到向上頂的力為(滑塊和桿的重力不計)( )

A. 3 000 N B. 2 000 N

C. 1 000 N D. 500 N

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某同學探究彈簧彈力和彈簧伸長的關系。實驗裝置如圖所示,刻度尺(最小刻度為毫米)的0刻度線與彈簧上端對齊。實驗中,通過改變彈簧下端所懸掛鉤碼的質量,改變彈簧彈力,并記錄下彈簧末端固定指針顯示的彈簧長度,進而求得彈簧的勁度系數k。重力加速度g10m/s2

(1)圖是在彈簧下端懸掛質量為350g鉤碼時實驗裝置的示意圖,此時彈簧指針顯示的彈簧實際長度為_______cm;

(2)若已知沒掛鉤碼時彈簧指針顯示的彈簧長度為7.80cm,則根據此次測量的數據,求得彈簧的勁度系數k=_________N/m。(保留2位有效數字)

(3)某同學在做驗證牛頓第二定律的實驗中平衡摩擦力時,把長木板的一端墊得過高,使得傾角偏大。他所得到的a-F關系圖像正確的是______(圖中a是小車的加速度,F是細線作用于小車的拉力。):

A. B. C. D.

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【題目】如圖,傳送帶與水平面的夾角為370,并以速度v=10m/s勻速運動著。在傳送帶的A端輕輕的放一小物體,若已知物體與傳送帶間的動摩擦因數μ=0.5, A、B間的距離s=16m,則

(1)當皮帶順時針轉的時候,小物體從A端運動到B端所需要的時間是多少?

(2)當皮帶逆時針轉的時候,小物體從A端運動到B端所需要的時間又是多少?

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【題目】利用電流表和電壓表測定一節(jié)干電池的電動勢和內電阻要求盡量減小實驗誤差.

應該選擇的實驗電路是圖中的______選填

現有開關和導線若干,以及以下器材:

A.電壓表

B.電壓表

C.滑動變阻器

D.滑動變阻器

E.電流表  

F、電流表

實驗中電壓表應選用______;電流表選應用______,滑動變阻器應選用______選填相應器材前的字母

采用甲電路測量,誤差情況是___,___;采用乙電路測量,誤差情況是__________選填”、“

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【題目】如圖所示,Pa,PbPc是豎直面內三根固定的光滑細桿,P,ab,c,d位于同一圓周上,d點為圓周的最高點,c點為最低點,O為圓心.每根桿上都套著一個小滑環(huán)(圖中未畫出).三個滑環(huán)都從P點無初速度釋放,用t1t2,t3依次表示滑環(huán)到達a,b,c所用的時間,則(  )

A. t1t2t3 B. t1>t2>t3

C. t1<t2<t3 D. t3>t1>t2

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【題目】某同學在探究小車速度隨時間變化的規(guī)律得到一條如圖的紙帶,并標記好了相應的計數點:

(1)圖中B點在刻度尺的位置是________cm,讀出B、E兩點間的距離為________cm。

(2)已知圖中每兩個點之間的時間間隔為0.02 s,計算打下點D時紙帶速度的大小為_______m/s(結果保留2位小數)。該物體_______(“或者不是)勻變速直線運動。

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