题目内容

在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,某同学使用了如图1所示的装置,打点计时器打点频率为50Hz.

(1)该同学得到一条纸带,在纸带上取连续的六个点,如图1所示,自A点起,相邻两点间的距离分别为10.0mm、12.0mm、14.0mm、16.0mm、18.0mm,则打E点时小车的速度为
0.85
0.85
m/s,打A、F两点的过程中小车的平均速度为
0.7
0.7
m/s,小车的加速度为
5
5
m/s2

(2)该同学通过对数据的处理作出了如图2所示的a-F图象,则
①图2中的直线不过原点的原因是
平衡摩擦力时木板倾角偏大
平衡摩擦力时木板倾角偏大

②图2中的力F理论上指
B
B
,而实验中却用
A
A
表示(从下列选项中选填字母符号).
A.砂和砂桶的重力      B.绳对小车的拉力
③此图2中直线发生弯曲的原因是
没有满足小车质量远大于砂和砂桶质量的条件
没有满足小车质量远大于砂和砂桶质量的条件
分析: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.
直线发生弯曲,由图可以看出图象的斜率逐渐减小,结合实验原理分析原因.
解答:解:(1)利用匀变速直线运动的推论得出:
vE=
xDF
2T
=
(0.016+0.018)m
2×0.02s
=0.85m/s
小车的加速度为:a=
△x
t2
=
0.012-0.01
0.022
m/s2=5m/s2
(2)①F=0时,a≠0.也就是说当绳子上没有拉力时,小车的加速度不为0,说明小车的摩擦力小于重力的分力,所以原因是实验前木板右端垫得过高.
②图2中的力F理论上指绳子对小车的拉力,而实验中却用砂和砂桶的重力;
故填:B,A.
③随
1
M
增大,小车质量在减小,因此小车质量不再满足远大于砂和小砂桶的质量,加速度不可能一直均匀增大,加速度的增大幅度将逐渐减小,最后趋近与定值g.
故答案为:(1)0.85m/s、0.7m/s、5m/s2
(2)①平衡摩擦力时木板倾角偏大;②B、A  ③没有满足小车质量远大于砂和砂桶质量的条件.
点评: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.其中平衡摩擦力的原因以及做法在实验中应当清楚.
练习册系列答案
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(1)为了“探究加速度与力、质量的关系”,现提供如图甲所示的器材:A为小车,B为电火花计时器,C为装有砝码的小桶,D为一端带有定滑轮的长方形木板,实验中认为细绳对小车拉力F等于砝码和小桶的总重量.请思考探究思路并回答下列问题:
(a)为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取什么做法?
(b)在“探究加度与质量的关系”时,保持砝码和小桶质量不变,改变小车质量m,分别得到小车加速度a与质量m数据如下表:
 次数
 小车加速度a/m?s-2  0.78  0.38 0.25  0.20  0.16
 小车质量m/kg  0.20 0.40  0.60  0.80  1.00 
根据上述实验数据,用计算机绘制出a-m图象如图乙所示:通过对图象(图乙)的观察,可猜想在拉车F一定的情况下a与m的关系可能是:a∝m-1、a∝m-2、a∝m-3等等,为了验证猜想,请在图丙中作出最能直观反映a与m之间关系的图象.
(c)在“探究加速度与力的关系”时,保持小车的质量不变,改变小桶中砝码的质量,该同学根据实验数据作出了加速度a与力F图线如图丁,该图线不通过坐标原点,试分析图线不通过坐标原点的原因是
没有平衡摩擦力或平衡摩擦力充分
没有平衡摩擦力或平衡摩擦力充分

(2)在“测定金属的电阻率”的实验中,用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图所示,用米尺测量金属丝的长度l=0.810m.金属丝的电阻大约为4Ω.先用伏安法测出金属丝的电阻,然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率.
(a)从图中读出金属丝的直径为
0.520
0.520
mm.
(b)在用伏安法测定金属丝的电阻时,除被测电阻丝外,还有如下供选择的实验器材:
A.直流电源:电动势约4.5V,内阻很小;
B.电流表A1:量程0~0.6A,内阻0.125Ω;
C.电流表A2:量程0~3.0A,内阻0.025Ω;
D.电压表V:量程0~3V,内阻3kΩ;
E.滑动变阻器R1:最大阻值10Ω;
F.滑动变阻器R2:最大阻值50Ω;
G.开关、导线等.
在可供选择的器材中,应该选用的电流表是
B
B
,应该选用的滑动变阻器是
E
E

(c)根据所选的器材,在右边的方框中画出实验电路图.
(d)若根据伏安法测出电阻丝的电阻为Rx=4.1Ω,则这种金属材料的电阻率为
1.6
×10
-7
 
1.6
×10
-7
 
Ω?m.(保留二位有效数字)

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