题目内容
【题目】某物理课外小组利用图(a)中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系。图中,置于实验台上的长木板水平放置,其右端固定一轻滑轮;轻绳跨过滑轮,一端与放在木板上的小滑车相连,另一端可悬挂钩码。本实验中可用的钩码共有N=5个,每个质量均为0.010 kg。实验步骤如下:
(1)将5个钩码全部放入小车中,在长木板左下方垫上适当厚度的小物快,使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑。
(2)将n(依次取n=1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端,其余N–n个钩码仍留在小车内;用手按住小车并使轻绳与木板平行。释放小车,同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s,绘制s–t图象,经数据处理后可得到相应的加速度a。
(3)对应于不同的n的a值见下表。n=2时的s–t图象如图(b)所示;由图(b)求出此时小车的加速度__________(保留2位有效数字),将结果填入下表。
(4)利用表中的数据在图(c)中补齐数据点,并作出a–n图象 ___________。从图象可以看出:当物体质量一定时,物体的加速度与其所受的合外力成正比。
(5)利用a–n图象求得小车(空载)的质量为_______kg(保留2位有效数字,重力加速度取g=9.8 m/s2)。
(6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1),下列说法正确的是_______(填入正确选项前的标号)
A.a–n图线不再是直线
B.a–n图线仍是直线,但该直线不过原点
C.a–n图线仍是直线,但该直线的斜率变大
【答案】0.39;图见解析;0.45;BC;
【解析】
(3)物体做匀加速直线运动,对应的x-t图象为曲线,由图象可知,当t=2.0s时,位移为:x=0.80m;
则由x=at2代入数据得:a=0.39m/s2;
(4)在图C中作出点(2,0.40),并用直线将各点相连,如图所示;
(5)由图c可知,当n=4时,加速度为0.78m/s2,由牛顿第二定律可知:
4×0.01×9.8=(m+5×0.01)×0.78
解得:m=0.45kg;
(6)若木板水平,则物体将受到木板的摩擦力;则有:
nm0g-μ[m+(5-n)m0g]=(m+5m0)a;
故说明图象仍为直线,但不再过原点;并且斜率增大;故BC正确;故选:BC;
【题目】几位同学在进行“用单摆测定重力加速度”的实验
(1)甲同学分别选用四种材料不同、直径相同的实心球做实验,记录的实验测量数据如下表所示,若要更准确的计算出当地的重力加速度值,应选用第___________组实验数据。
组别 | 摆球材料 | 摆长L/m | 最大摆角 | 全振动次数N/次 |
1 | 铜 | 0.40 | 15° | 20 |
2 | 铁 | 1.00 | 5° | 50 |
3 | 铝 | 0.40 | 15° | 10 |
4 | 木 | 1.00 | 5° | 50 |
(2)乙同学选择了合理的实验装置后,测量出几组不同摆长L和周期T的数值,画出如图图象中的实线OM,并算出图线的斜率为k,则当地的重力加速度g=__________。
(3)丙同学也进行了与乙同学同样的实验,但实验后他才发现自己测量摆长时忘了加上摆球的半径,已知图中虚线②、③与OM平行,则该同学当时作出的图象应该是图中虚线_______________。