题目内容
7.为了探究“加速度与力、质量的关系”,现提供如图1所示实验装置.请思考探究思路并回答下列问题:(1)为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取的做法是C.
A.将木板不带滑轮的一端适当垫高,使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动
B.将木板不带滑轮的一端适当垫高,使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动
C.将木板不带滑轮的一端适当垫高,在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动
D.将木板不带滑轮的一端适当垫高,在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀加速运动
(2)某学生在平衡摩擦力时,不慎使长木板倾角偏大.则他所得到的a-F关系应该是图2中的哪根图线?答:C(图中a是小车的加速度,F是细线作用于小车的拉力).
(3)消除小车与水平木板之间摩擦力的影响后,要用钩码总重力代替小车所受的拉力,此时钩码质量m与小车总质量M之间应满足的关系为m<<M;
(4)某同学在实验中得到的纸带如图3所示,已知实验所用电源的频率为50Hz.据纸带可求出小车的加速度大小为3.2m/s2(结果保留两位有效数字).
分析 解决实验问题首先要掌握该实验原理,了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项,该实验采用的是控制变量法研究,其中加速度、质量、合力三者的测量很重要.纸带法实验中,若纸带匀变速直线运动,测得纸带上的点间距,利用匀变速直线运动的两个推论,可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度.
解答 解:(1)将不带滑轮的木板一端适当垫高,在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动,以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力抵消,那么小车的合力就是绳子的拉力.故选:C.
(2)把长木板的一端垫得过高,使得倾角偏大,会导致重力沿斜面向下的分力偏大,摩擦力偏小,而且重力沿斜面向下的分力大于摩擦力,这样在没有绳子的拉力作用下,小车就会产生加速度.
故选:C.
(3)根据牛顿第二定律得:
对m:mg-F拉=ma
对M:F拉=Ma
解得:F拉=$\frac{mMg}{M+m}=\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$
当m<<M时,即当钩码的总重力要远小于小车的重力,绳子的拉力近似等于钩码的总重力.
(4)从图中可以发现:相邻的计数点时间间隔为0.04s
利用匀变速直线运动的推论△x=at2
则有:a=$\frac{0.0670-0.0619}{0.0{4}^{2}}=3.2m/{s}^{2}$
故答案为:(1)C;(2)C;(3)m<<M;(4)3.2
点评 实验问题需要结合物理规律去解决.实验中的第2题考查的是力学问题,把长木板的一端垫得过高,使得倾角偏大,会导致重力沿斜面向下的分力增大,摩擦力减小等现象,这些我们都要从学过的力学知识中解决.纸带的处理是运用匀变速直线运动的两个推论去完成的.
练习册系列答案
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