题目内容
【题目】某实验小组利用如图a所示装置探究恒力做功与物体动能变化的关系。质量为m的钩码通过跨过滑轮的细线牵引质量为M的小车,使它在长木板上运动,打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。实验步骤如下:
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(1)按照图a安装好器材,调节滑轮的高度,使牵引小车的细绳与长木板保持平行,在小车上连接纸带,适当垫高木板右端平衡摩擦力。
(2)挂上钩码,让小车靠近打点计时器,接通电源,释放小车,打点计时器在纸带上打出一系列点,如图b所示,将打出的第一个点标为0,一段距离之后依次取A、B、C…若干个计数点,相邻计数点间有一个点没有面出,已知打点计时器打点的时间间隔为T,测得A、B、C…各点到0点的距离分别为d1,d2、d3….
实验中,钩码质量远小于小车质量,可认为细线的拉力大小就等于mg,在打下O点到打下D点的过程中,拉力对小车做的功W=______,打下D点时小车的动能
=_______.
(3)一位同学在实验过程中没有保证钩码质量远小于小车质量,他利用实验数据作出的
图象______(选填“会”或“不会”)弯曲.
【答案】
不会
【解析】(1)细线拉力等于mg,从O点到D点的距离为d5,所以拉力做功为W=mgd5,打下D点的速度等于CE的平均速度即
,所以在D点的动能
;
(2) 没有保证钩码质量远小于小车质量,此时细线的拉力
,根据动能定理
,即
,所以图像不会弯曲。
【题目】如图所示为山丹一中两位同学探究“物体的加速度与其质量、所受合外力的关系”的实验装置图.
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(1)实验中,两位同学安装好实验装置后,首先平衡摩擦力,他们将长木板的一端适当垫高些后,在不挂砝码盘的情况下,使小车靠近打点计时器后,先接通电源,后用手轻拨小车,小车便拖动纸带在木板上自由运动。若打点计时器第一次在纸带上打出的计时点越来越稀疏(从打出的点的先后顺序看),则第二次打点前应将长木板底下的小木块垫的比原先更加_______(选填“高”或“低”)些;重复以上操作步骤,直到打点计时器在纸带上打出一系列___________的计时点,便说明平衡摩擦力合适。
(2)平衡摩擦力后,在____________的条件下,两位同学可以认为砝码盘(连同砝码)的总重力近似等于小车的所受的合外力。
(3)接下来,这两位同学先保持小车的质量不变的条件下,研究小车的加速度与受到的合外力的关系;下图为某次操作中打出的一条纸带,他们在纸带上标出了5个计数点,在相邻的两个计数点之间还有4个点未标出,图中数据的单位是cm。实验中使用的是频率f=50 Hz的交变电流.根据以上数据,可以算出小车的加速度a=________m/s2。(结果保留三位有效数字)
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(4)然后,两位同学在保持小车受到的拉力不变的条件下,研究小车的加速度a与其质量M的关系。他们通过给小车中增加砝码来改变小车的质量M,得到小车的加速度a与质量M的数据,画出a-
图线后,发现:当
较大时,图线发生弯曲。于是,两位同学又对实验方案进行了进一步地修正,避免了图线的末端发生弯曲的现象,那么,两位同学的修正方案可能是 ( )
A.改画a与(M+m)的关系图线 |
B.改画a与 |
C.改画a与 |
D.改画a与 |
(5)探究“物体的加速度与其质量、所受合外力的关系”实验完成后,两位同学又打算测出小车与长木板间的动摩擦因数。于是两位同学先取掉了长木板右端垫的小木块,使得长木板平放在了实验桌上,并把长木板固定在实验桌上,具体的实验装置如图所示;在砝码盘中放入适当的砝码后,将小车靠近打点计时器,接通电源后释放小车,打点计时器便在纸带上打出了一系列的点,并在保证小车的质量M、砝码(连同砝码盘)的质量m不变的情况下,多次进行实验打出了多条纸带,分别利用打出的多条纸带计算出了小车运动的加速度
,并求出平均加速度
,则小车与长木板间的动摩擦因数
=________。(用m、M、
、g表示)
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