题目内容
8.某实验小组利用如图所示的装置做“探究加速度与物体受力的关系”实验,已知小车的质量为M,砝码及砝码盘的总质量为m,所使用的打点计时器所接的交流电的频率为50Hz.实验步骤如下:①按图甲所示安装好实验装置,其中绕过轻质动滑轮与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直,长木板水平;
②挂上砝码盘,接通电源后,再放开小车,打出一条纸带,由纸带求出小车的加速度;
③改变砝码盘中砝码的质量,重复步骤②,求得小车在不同合力作用下的加速度.
(1)对于上述实验,下列说法正确的是C.(填正确选项前的字母)
A.小车的加速度与砝码盘的加速度大小相等
B.砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量
C.与小车相连的轻绳与长木板一定要平行
D.弹簧测力计的示数应为砝码和砝码盘总重量的一半
(2)实验中打出的一条纸带如图乙所示,纸带中每相邻两个计数点间有四个点未画出,由该纸带可求得小车的加速度为a=1.5m/s2.(结果保留2位有效数字)
(3)由本实验得到的数据作出小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系图象,图丙中的四个选项中与本实验相符合的是C.
分析 (1)根据实验原理,可知小车的加速度与砝码盘的加速度不等,但弹簧测力计的读数为小车所受合外力,砝码加速度向下,处于失重状态,不需要砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量的条件;
(2)在匀变速直线运动中连续相等时间内的位移差为常数,根据作差法求解加速度;
(3)数据作出小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系图象,由于为平衡摩擦力,故应该是一条不过原点的倾斜直线,且截距在横轴上.
解答 解:(1)A、由图可知,小车的加速度是砝码盘的加速度大小的2倍,故A错误;
B、由于不是砝码的重力,即为小车的拉力,故不需要砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量的条件,故B错误
C、实与小车相连的轻绳与长木板一定要平行,才能满足绳的拉力提供小车的动力,故C正确;
D、根据牛顿第二定律可知,2F-mg=ma,由于砝码和砝码盘有加速度,故不满足弹簧测力计的示数应为砝码和砝码盘总重量的一半,故D错误,故D错误;
故选:C;
(2)在匀变速直线运动中连续相等时间内的位移差为常数,
即△x=aT2,
解得:a=$\frac{0.1001+0.0851-0.0701-0.0550}{4×0.{1}^{2}}m/{s}^{2}$=1.5m/s2.
(3)由于为平衡摩擦力,故小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系应该是成一次函数,截距在横轴上,故C符合;
故答案为:(1)C;(2)1.5;(3)C.
点评 解答实验问题的关键是正确理解实验原理,加强基本物理知识在实验中的应用,同时不断提高应用数学知识解答物理问题的能力;
掌握求加速度的方法,注意单位的统一,同时理解由图象来寻找加速度与合力的关系
练习册系列答案
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| B. | 当线框转过的角度为30°的瞬间,线框中的感应电流沿abcd方向 | |
| C. | 从计时开始线框转过$\frac{π}{2ω}$的过程中,流过线圈某一截面的电量为$\frac{B{L}^{2}}{2R}$ | |
| D. | 矩形线框转一圈消耗的电能为$\frac{πω{B}^{2}{L}^{4}}{2R}$ |
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(1)表格中空缺的数据应为5.0
(2)已知木板与斜槽末端的水平距离为x,小球在离开斜槽后的竖直位移为y,不计小球与水平槽之间的摩擦,小球从斜槽上滑下的过程中,若动能定理成立则应满足的关系式是H=$\frac{{x}^{2}}{4y}$
(3)若仅仅换一形状完全相同,但摩擦不能忽略的斜槽(其余装置,位置均不变),表格中竖直位移y的数值与上表相比会变大(填“变大”、“变小”或“不变”)
| 高度H(h为单位长度) | h | 2h | 3h | 4h | 5h | 6h | 7h | 8h | 9h |
| 竖直位移y/cm | 30.0 | 15.0 | 10.0 | 7.5 | 6.0 | 4.3 | 3.8 | 3.3 |
(2)已知木板与斜槽末端的水平距离为x,小球在离开斜槽后的竖直位移为y,不计小球与水平槽之间的摩擦,小球从斜槽上滑下的过程中,若动能定理成立则应满足的关系式是H=$\frac{{x}^{2}}{4y}$
(3)若仅仅换一形状完全相同,但摩擦不能忽略的斜槽(其余装置,位置均不变),表格中竖直位移y的数值与上表相比会变大(填“变大”、“变小”或“不变”)
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