题目内容
14.现要验证“当质量一定时,物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律.给定的器材如下:一倾角可以调节的长斜面(如图)、小车、计时器一个、米尺.(1)填入适当的公式或文字,完善以下实验步骤(不考虑摩擦力的影响):
①让小车自斜面上方一固定点A1从静止开始下滑到斜面底端A2,记下所用的时间t.
②用米尺测量A1与A2之间的距离s,则小车的加速度a=$\frac{2s}{{t}^{2}}$.
③用米尺测量A1相对于A2的高度h.设小车所受重力为mg,则小车所受的合外力F=mg$\frac{h}{s}$.
④改变斜面倾角,重复上述测量.
⑤以h为横坐标,1/t2为纵坐标,根据实验数据作图.如能得到一条过原点的直线,则可验证“当质量一定时,物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律.
(2)在探究如何消除上述实验中摩擦阻力影响的过程中,某同学设计的方案是:
①调节斜面倾角,使小车在斜面上匀速下滑.测量此时A1点相对于斜面底端A2的高度h0.
②进行(1)中的各项测量.
③计算与作图时用(h-h0)代替h.对此方案有以下几种评论意见:
A.方案正确可行.
B.方案的理论依据正确,但利用所给的器材无法确定小车在斜面上是否做匀速运动.
C.方案的理论依据有问题,小车所受摩擦力与斜面倾角有关.
其中合理的意见是C.
分析 根据匀变速直线运动规律求出小车的加速度.
对小车在斜面上受力分析,利用几何关系表示出小车受到的合外力.
根据实验的目的,根据改变斜面的倾角,去改变合外力的大小.
解答 解:(1)②小车做初速度为零的匀加速直线运动,根据匀变速直线运动规律有s=$\frac{1}{2}$at2,所以有:a=$\frac{2s}{{t}^{2}}$;
③小车在斜面上受到竖直向下的重力、垂直接触面的支持力,这两个力在垂直斜面方向的合力为零,所以沿斜面方向的力为mgsinα,而斜面高度为h,
根据几何关系有sinα=$\frac{h}{s}$,所以有小车受到的合外力为F=mg$\frac{h}{s}$.
④因为要探究加速度与合外力的关系,应该改变合外力的大小,而由上面可知,在质量确定的情况下,合外力的大小与高度成正比,所以应该改变高度h的数值重复实验.要改变h 的数值,实质是改变斜面的倾角.
(2)当改变斜面的倾角,小车所受摩擦力会发生改变,故选C.
故答案为:(1)②$\frac{2s}{{t}^{2}}$; ③mg$\frac{h}{s}$;④斜面倾角;(2)C.
点评 本题考查了实验步骤、实验方案评价,理解实验原理是解题的前提与关键;实验中需要测量的物理量是直接测量还是间接测量.通过物理规律可以把变量进行转换,以便更好研究和测量.
练习册系列答案
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10.如图所示,一根质量不计的横梁的A端用铰链固定在墙壁上,B端用轻绳悬挂在墙壁上的C点,使得横梁保持水平状态,已知轻绳与竖直墙壁之间的夹角为60°,当用另一段轻绳在B点悬挂一个质量为m=6kg的物块时,横梁对B点的作用力大小应为(g取10m/s2)( )
A. | 120N | B. | 30$\sqrt{3}$N | C. | 60$\sqrt{3}$N | D. | 60N |
9.实验小组用如图a所示的装置做了“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验.
某位同学先读出不挂钩码时弹簧下端指针所指刻度尺的刻度,然后在弹簧下端挂上钩码,并逐个增加钩码,分别读出指针所指刻度尺的刻度,所得数据列表如下(g=10 m/s2).
(1)上表的5组数据,其中4组数据的对应点已经标在图b的坐标纸上,请标出余下一组数据的对应点,并画出弹簧指针所指刻度尺的刻度x与弹力F的关系图线(在答题纸上描点、作图).
(2)根据图b图象可以得到该弹簧的原长x0=11.7cm.
(3)根据图b图象可以得到弹簧的劲度系数k=0.588N/cm.(结果保留3位有效数字)
某位同学先读出不挂钩码时弹簧下端指针所指刻度尺的刻度,然后在弹簧下端挂上钩码,并逐个增加钩码,分别读出指针所指刻度尺的刻度,所得数据列表如下(g=10 m/s2).
钩码质量m/g | 0 | 100 | 200 | 300 | 400 |
刻度尺的刻度x/cm | 11.70 | 13.40 | 15.10 | 16.80 | 18.50 |
(2)根据图b图象可以得到该弹簧的原长x0=11.7cm.
(3)根据图b图象可以得到弹簧的劲度系数k=0.588N/cm.(结果保留3位有效数字)
19.如图,三个完全相同的半圆形光滑轨道竖直放置,分别处在真空、匀强磁场和匀强电场中,轨道两端在同一高度上.三个相同的带正电小球同时从轨道左端最高点由静止开始沿轨道下滑,分别通过轨道的最低点P、M、N,则下列有关判断正确的是( )
A. | 小球第一次到达轨道最低点的速度关系vP=vM>vN | |
B. | 小球第一次到达轨道最低点时对轨道的压力关系FM>FP>FN | |
C. | 小球从开始运动到第一次到达轨道最低点所用的时间关系tP<tM<tN | |
D. | 三个小球到达轨道右端的高度都不相同,但都能回到原来的出发点位置 |
3.如图所示,A1、A2是两只完全相同的电流表(内阻不可忽略),电路两端接恒定电压U,这时A1、A2的示数依次为5mA和3mA.若将A2改为与R2串联,整个电路仍接在恒定电压U之间,这时电表均未烧坏.下列说法正确的是( )
A. | 通过电阻R1的电流必然减小 | B. | 通过电阻R2的电流必然增大 | ||
C. | 通过电流表A1的电流必然增大 | D. | 通过电流表A2的电流必然增大 |
4.如图所示,平行板电容器两极板M、N相距d,两极板分别与电压恒为U的电源两极两极,极板M带正电,现有一质量为m的带电油滴在极板中央处于静止状态,且此时极板带电荷量与油滴带电荷量的比值为k,则以下选项中,错误的是( )
A. | 油滴带负电 | |
B. | 油滴带电荷量为$\frac{mg}{Ud}$ | |
C. | 电容器的电容为$\frac{kmgd}{U}$ | |
D. | 将极板N向下缓慢移动一小段距离,油滴将向上运动 |