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0.010kg.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.
(1)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.
n | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
a/ms﹣2 | 0.20 | 0.58 | 0.78 | 1.00 |
(2)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.
(3)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=9.8ms﹣2).
(4)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】
(1)
解: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,据得:a=0.40m/s2
(2)
解:在图C中作出点(2,0.40),并用直线将各点相连,如图所示
(3)0.45
(4)B,C
【解析】解:(3)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; (4)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;
a= ﹣ = n﹣ ,
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;
故答案为:(1)0.40; (2)如图所示;(3)0.45;(4)BC.
(1)根据x﹣t图象的性质可明确各时刻对应的位移,根据位移公式可求得加速度;(2)将点(2,0.40)作出,并用直线将各点连接即可得出图象;(3)找出图象上的点,根据图象的性质以及牛顿第二定律列式,即可求出小车的质量;(4)对实验原理进行分析,明确摩擦力带来的影响;根据牛顿第二定律可明确图象的变化情况.