题目内容
在探究物体的加速度a与物体所受外力F、物体质量M间的关系时,采用如下图(a)所示的实验装置.小车及车中的砝码质量用M表示,砂和砂桶的质量用m表示. (交流电的频率为50Hz)
(1)图(b)所示为某次实验得到的纸带,根据纸带可求出小车的加速度大小为 m/s2(保留两位有效数字)
(2)当M与m的大小关系满足________时,才可以认为绳子对小车的拉力大小等于砂和砂桶的重力.
(3)在实验中,由于没有注意始终满足(2)的条件,结果得到的图象应是图中的( )
(4)某一组同学先保持砂和砂桶的质量m一定来做实验,其具体操作步骤如下,以下做法正确的是________.
A.平衡摩擦力时,应将砂和砂桶用细绳通过定滑轮系在小车上 |
B.每次改变小车的质量时,不需要重新平衡摩擦力 |
C.实验时,先放开小车,再接通打点计时器的电源 |
D.用天平测出m以及小车质量M,小车运动的加速度可直接用公式![]() |
(1) 3.2 m/s2 (2) M>>m (3) D (4) B
解析试题分析:(1)在匀变速直线运动中连续相等时间内的位移差为常数,即,又计数点间的时间间隔
,所以小车的加速度大小为
(2) 绳子对小车的拉力大小为T,对小车及车中的砝码,根据牛顿第二定律有: ;对砂和砂桶,根据牛顿第二定律有:
,联立以上两式解得:
,当
时,
,所以当M与m的大小关系满足
时,才可以认为绳子对小车的拉力大小等于砂和砂桶的重力.
(3)由(2)中两式联立解得:,当
时,
,此时a与
成正比,为线性关系,当不能满足
这个条件时,有
,若M减小,a减小,图线的斜率减小,故选D.
(4) 平衡摩擦力时,应将绳从小车上拿去,轻轻推动小车,是小车沿木板运动,通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动,故A错误;每次改变小车的质量时,小车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正确;实验时,应先放开小车,再接通打点计时器电源,由于小车运动较快,可能会使打出来的点很少,不利于数据的采集和处理,故C错误;小车运动的加速度是利用打点计时器测量,如果用天平测出m以及小车质量M,直接用公式求出,这是在直接运用牛顿第二定律计算的,而我们实验是在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系,故D错误.所以选B.
考点:本题考查“探究物体的加速度a与物体所受外力F、物体质量M间的关系”的实验原理和实验注意事项,同时考查了纸带问题的处理方法、利用图象处理实验数据.
![](http://thumb.zyjl.cn/images/loading.gif)
某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系。弹簧秤固定在一合适的木板上,桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮,细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接。在桌面上画出两条平行线MN、PQ,并测出间距d。开始时将木板置于MN处,现缓慢向瓶中加水,直到木板刚刚开始运动为止,记下弹簧秤的示数,以此表示滑动摩擦力的大小。再将木板放回原处并按住,继续向瓶中加水后,记下弹簧秤的示数
,然后释放木板,并用秒表记下木板运动到PQ处的 时间t。
①木板的加速度可以用d、t表示为a=_______;
②改变瓶中水的质量重复实验,确定加速度a与弹簧秤示数的关系。下列图象能表示该同学实验结果的是_________;
③用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比,它的优点是________。
A.可以改变滑动摩擦力的大小 | B.可以更方便地获取多组实验数据 |
C.可以比较精确地测出摩擦力的大小 | D.可以获得更大的加速度以提高实验精度 |
研究小车匀变速直线运动的实验装置如图(a)所示,其中斜面倾角可调。已知电火花式打点计时器所用交流电的周期为T。纸带上计数点的间距如图(b)所示,其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出。
①部分实验步骤如下:
A.调整倾角,使小车能够匀速下滑 |
B.关闭电源,取出纸带。 |
C.接通电源,待打点计时器工作稳定后放开小车。 |
D.把打点计时器固定在平板上,将纸带穿过限位孔。 |
F.选择220V交流电源并接好电路
G.选择6~8V直流电源并接好电路
H.选择6~10V交流电源并接好电路
选择其中必须的实验步骤并按正确的先后顺序排列:___ ____(用字母填写)。
②如果当时电网中交变电流的周期不正常,比已知的T略大,而做实验的同学并不知道,那么加速度的测量值与实际值相比 (选填:偏大、偏小或不变).
③小车加速度大小的计算式应为a=_____ ____.