题目内容

3．在用电磁打点计时器“探究小车加速度与所受外力和质量关系”的实验中，某同学得到一条点迹清晰的纸带，从比较清晰的点起，每五个打印点取一个计数点（每两个计数点间有四个实验点未画出），分别标明0、1、2、3、4、5、6…，用刻度尺量得各计数点到0计数点之间的距离如图所示，已知电源的频率为50Hz，计算结果均保留三位有效数字，则：

（1）打点计时器打计数点2时，小车的速度大小v2=0.425m∕s．
（2）小车的加速度大小a=0.880m∕s2．
（3）在本实验中，下列说法中正确的是D．
A．平衡摩擦力时，小桶应用细线通过定滑轮系在小车上，但小桶内不能装砂
B．实验中无需始终保持小车和砝码的质量远远大于砂和小桶的质量
C．实验中如用纵坐标表示加速度，用横坐标表示小车和车内砝码的总质量，描出相应的点在一条直线上时，即可证明加速度与质量成反比
D．平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，因为运动过程中纸带也要受到阻力
（4）若在实验过程中，电源的频率忽然略低于50Hz，实验者又不知电源频率改变，这样计算出的加速度值与真实值相比是偏大（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）．

分析 打点计时器使用交变电流，当电源频率为50Hz时，每隔0.02s打一次点．
根据匀变速直线运动的推论求出小车的瞬时速度与加速度．
在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，使得砂和小桶的重力等于小车的合力，需平衡摩擦力，平衡摩擦力时，不挂砂和小桶，小车后面需连接纸带．因为小车做加速运动，桶和砂的重力不等于绳子的拉力，需保持小车和砝码的质量远大于砂和小桶的质量．

解答 解：（1）由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s，
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上D点时小车的瞬时速度大小．
v2=$\frac{0.1150-0.030}{2×0.1}$=0.425 m/s
（2）根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小，
得：a=$\frac{（0.3092-0.1150）-0.1150}{{（3×0.1）}^{2}}$=0.880 m∕s2．
（3）A、平衡摩擦力时，不需挂砂和小桶，但小车后面必须与纸带相连，因为运动过程中纸带受到阻力．故A错误，D正确．
B、根据牛顿第二定律得，以整体为研究对象有mg=（m+M）a
解得a=$\frac{mg}{m+M}$．则绳子的拉力F=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，当m远小于M，即砂和小桶的质量远小于小车和砝码的质量时，绳子的拉力等于砂和小桶的重力．故B错误．
C、实验中如用纵坐标表示加速度，用横坐标表示小车和车内砝码的总质量，描出相应的点不在同一条直线上，是曲线．应该做a与$\frac{1}{M}$图线，若图线为直线，证明加速度与质量成反比．故C错误．
故选：D．
（4）若在实验过程中，电源的频率忽然略低于50Hz，则周期变大，由a=$\frac{△x}{{T}^{2}}$，知a变小，若仍然按照T不变计算，显然计算出的加速度值比真实值偏大．
故答案为：（1）0.425    （2）0.880  
  （3）D      （4）偏大

点评 要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用．只要真正掌握了实验原理就能顺利解决此类实验题目，而实验步骤，实验数据的处理都与实验原理有关，故要加强对实验原理的学习和掌握．

练习册系列答案
相关题目
6．为监测某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计．该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口．在垂直于上下底面方向加磁感应强度大小为B的匀强磁场，在前后两个内侧面分别固定有金属板作为电极．污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U．若用Q表示污水流量（单位时间内排出的污水体积），下列说法中正确的是（　　）
A．若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高
B．若污水中负离子较多，则后表面比前表面电势高
C．污水中离子浓度越高电压表的示数将越大
D．污水流量Q与U成正比，与a、b有关
7．甲、乙两个做匀速圆周运动的质点，它们的角速度之比为3：1，线速度之比2：3，那么下列说法中正确的是（　　）
A．它们的半径之比是2：3B．它们的周期之比是3：1
C．它们的加速度之比是2：1D．它们的转速之比是3：2
11．如图所示，质量为m的小球一端用轻质细绳连在竖直墙上，另一端用轻质弹簧连在天花板上．轻绳处于水平位置，弹簧与竖直方向夹角为θ．已知重力加速度为g，则在剪断轻绳瞬间，小球加速度的大小为（　　）
A．0B．gsinθC．gtanθD．$\frac{g}{cosθ}$
18．某实验小组用图甲实验装置探究合力做功与动能变化的关系．铁架台竖直固定放置在水平桌面上，长木板一端放置在水平桌面边缘P处，另一位置放置在铁架台竖直铁杆上，使长木板倾斜放置．长木板P处放置一光电门，用光电计时器记录滑块通过光电门时挡光时间．
实验步骤是：
①用游标卡尺测出滑块的挡光宽度L，用天平测量滑块的质量m．
②平衡摩擦力：以木板放置在水平桌面上的P处为轴，调节长木板在铁架台上的放置位置，使滑块恰好沿木板向下做匀速运动．在铁架台竖直杆上记下此位置Q1，用刻度尺测出Q1到水平面的高度H．
③保持P位置不变，长木板一端放置在铁架台竖直杆Q2上．用刻度尺量出Q1Q2的距离h1，将滑块从Q2位置由静止释放，由光电门计时器读出滑块的挡光时间t1．
④保持P位置不变，重新调节长木板一端在铁架台上的放置位置，重复步骤③数次．
Ⅰ．滑块沿长木板由Q2运动到P的过程中，用测量的物理量回答下列问题（重力加速度已知为g）：
（1）滑块通过光电门的速度v=$\frac{L}{{t}_{1}}$；
（2）滑块动能的变化量△Ek=$\frac{1}{2}m\frac{{L}^{2}}{{{t}_{1}}^{2}}$；
（3）滑块克服摩擦力做的功Wf=mgH；
（4）合力对滑块做的功W合=mgh1．
Ⅱ．某学生以铁架台竖起杆上的放置位置到Q1的距离h为横坐标，以滑块通过光电门的挡光时间平方倒数$\frac{1}{{t}^{2}}$为纵坐标，根据测量数据在坐标中描点画出如图乙所示直线，直线延长线没有过坐标原点，其原因主要是平衡摩擦力倾角过大．
8．为了测定一节干电池的电动势和内阻，实验室提供了下列器材：
A．待测干电池（电动势约1.5 V左右，内阻约不超过1.0Ω）
B．电流表（量程0～2m A，内阻约为10Ω）
C．电流表（量程0～0.60 A，内阻约为0.5Ω）
D．滑动变阻器R1（0～20Ω，10 A）
E．滑动变阻器R2（0～100Ω，1 A）
F．定值电阻R3=990Ω
G．开关和导线若干

（1）请从以上提供的器材中选择所需器材设计测量电路，在图甲的虚线框内补画出完整的电路原理图（要求在电路图中标明所使用器材）
（2）根据合理的设计电路测量数据，电流表的示数记为I1，电流表的示数记为I2，某同学测出了6组I1I2的数据，并已描绘出如图乙所示的I1和I2的关系图线，根据已描绘出的图线，可得被测电池的电动势E=1.48V，内阻r=0.80Ω
15．几个实验小组分别利用拉力传感器和打点计时器研究“力做功与小车速度变化的关系”实验装置如图1，他们将拉力传感器固定在小车上，将其用不可伸长的细线绕过一个光滑的定滑轮与钩码相连．用拉力传感器记录小车受到拉力的大小，在小车的后面连接纸带，通过打点计时器记录小车运动情况，小车中可以放置砝码．
实验主要步骤如下：
a．测量小车和拉力传感器的总质量m，用细线连接拉力传感器和钩码（质量为mG），将纸带通过打点计时器接到小车后面，正确连接所需电路；
b．将小车停在紧靠打点计时器处，先接通电源再释放小车，在纸带上打出一系列的点，同时记录m和拉力传感器的示数F；
c．在小车中增加或减少砝码，重复b的操作；
d．在纸带上选取合适的点，测量各点的位移并计算对应的功和速度．

（1）对于该实验，下列说法中正确的是B．（填写选项前的字母）
A．每次释放小车都应给小车一定的初速度，以平衡摩擦力
B．小车运动中会受到摩擦力，为消除其影响，可以将木板适当倾斜以平衡摩擦力
C．打点计时器可以用直流电源供电，电压为4-6V
D．实验时必须保证所挂钩码的质量mG＜＜m
（2）某一实验小组可能因操作不当致使根据实验数据画出的v2-W关系图象不过原点，原因是平衡摩擦力过度；由图象计算出本次实验对应的m=0.4kg．
12．如图为一种早期发电机的原理示意图，该发电机由固定的圆形线圈和一对用铁芯连接的圆柱形磁铁构成，两磁极相对于线圈平面对称．当磁极绕转轴匀速转动时，磁极中心在线圈平面上的投影沿圆弧XOY运动（O是线圈的中心）．则（　　）
A．从X到O，电流由E经G流向F，先增大再减小
B．从X到O，电流由F经G流向E，先减小再增大
C．从O到Y，电流由E经G流向F，先增大再减小
D．从O到Y，电流由F经G流向E，先减小再增大
13．如图所示，质量为M、倾角为θ的斜面体A放于水平地面上，把质量为m的小滑块B放在斜面体A的顶端，顶端的高度为h．开始时两者保持相对静止，然后B由A的顶端沿着斜面滑至地面．若以地面为参考系，且忽略一切摩擦力，在此过程中，斜面的支持力对B所做的功为W．下面给出的W的四个表达式中，只有一个是合理的，你可能不会求解，但是你可以通过分析，对下列表达式做出合理的判断．根据你的判断，W的合理表达式应为（　　）
A．W=0B．W=-$\frac{{Mmh{{sin}^2}θ}}{{（{M+m}）（{M+m{{sin}^2}θ}）}}$g
C．W=$\frac{{Mmh{{cos}^2}θ}}{{（{M+m}）（{M+m{{sin}^2}θ}）}}$gD．W=-$\frac{M{m}^{2}h{cos}^{2}θ}{（M+m）（M+m{sin}^{2}θ）}g$

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网