题目内容

10.某同学在一次实验中让质量为m=0.2kg的小车沿着倾角为θ=30°的斜坡滑下,并用打点计时器记录下滑过程,如图1所示.该同学实验后挑选出的纸带如图2所示.图中A、B、C、D、E是按打点先后顺序依次选取的计数点,相邻计数点间的时间间隔T=0.1s.

(1)计数点B对应小车的瞬时速度为0.65m/s(保留二位有效数字)
(2)运动过程中小车的加速度为4.2m/s2(保留二位有效数字)
(3)已知当地的重力加速度g=9.8m/s2,运动过程中小车受到的阻力为0.14N
(4)在上述实验中若增加小车的质量,使m=0.8kg,其它条件不变,则小车运动的加速度应为下列选项中的D.
A.原来的4倍      B.原来的$\frac{1}{4}$      C.原来的$\frac{1}{2}$      D.变化不大.

分析 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B点时小车的瞬时速度大小;
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;
根据牛顿第二定律,即可求解阻力大小;
依据牛顿第二定律,结合矢量的合成法则,可知,加速度的表达式,从而即可求解.

解答 解:(1)xAB=4.40cm=4.40×10-2m;
xBC=8.60cm=8.60×10-2m;
xCD=12.80cm=12.80×10-2m;
xDE=17.00cm=17.00×10-2m;
打纸带上B点时小车的瞬时速度大小为:
vB=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{4.40+8.60}{0.2}×1{0}^{-2}$m/s=0.65m/s
(2)由题意可知:△x=aT2,
解得:a=$\frac{{x}_{CE}-{x}_{AC}}{4{T}^{2}}$
故带入数据解得:a=$\frac{12.80+17.00-4.40-8.60}{4×0.{1}^{2}}×1{0}^{-2}$ m/s2=4.2 m/s2;
(3)依据牛顿第二定律,结合矢量的合成法则,
则有:mgsinθ-f=ma;
代入数据,解得:f=0.14N;
(4)在上述实验中若增加小车的质量,使m=0.8kg,其它条件不变,
由牛顿第二定律,则有:mgsinθ-μmgcosθ=ma;
当质量变化时,不影响上式,故ABC错误,D正确;
故答案为:(1)0.65;(2)4.2;(3)0.14;(4)D.

点评 本题借助实验考查了匀变速直线的规律以及推论的应用,在平时练习中要加强基础知识的理解与应用,提高解决问题能力,并掌握牛顿第二定律的内容.

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