题目内容
【题目】在“探究加速度与力、质量的关系”实验中。
(1)某组同学用如图所示装置,采用控制变量的方法, 来研究小车质量不变的情况下,小车的加速度与小车受到力的关系。下列措施中正确的是:_____
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A.平衡摩擦力的方法就是,在塑料小桶中添加砝码,使小车能匀速滑动。
B.实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力
C.每次改变拉小车拉力后都需要重新平衡摩擦力
D. 实验中应先放小车,然后再开打点计时器的电源
(2)实验中,为了保证塑料桶的总重力近似等于使小车做匀加速运动的拉力,塑料桶的总质量与小车和车上砝码的总质量之间应满足的条件是___________。这样,在改变小车上砝码的质量时,只要塑料桶的总质量不变,就可以认为小车所受拉力几乎不变。
(3)某次实验中得到的一条纸带如图所示,从比较清晰的点起,每五个打印点取一个点作为计数点,分别标明0、1、2、3、4 ,量得x1=30.0mm,x2=36.0mm,x3=42.0mm,x4=48.0mm,则小车通过点2时的速度为________m/s,小车的加速度为_______m/s2。(结果保留两位有效数字)
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(4)某组同学实验得出数据,画出a-F图像如图所示,那么该组同学实验中出现的问题可能是:____________
【答案】 B
0.39 0.60 平衡摩擦力过度
【解析】(1)在该实验中,需要平衡摩擦力,平衡摩擦力的方法就是,小车与纸带相连,小车前面不挂小桶,把小车放在斜面上给小车一个初速度,看小车能否做匀速直线运动,故A错误;实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力,故B正确;改变小车的拉力后,不需要重新平衡摩擦力,故C错误;实验时应先接通电源后释放小车,故D错误。所以选B。
(2)设绳子上拉力为F,对小车根据牛顿第二定律有:F=Ma ,对砂桶和砂有:mg-F=ma ,联立解得:
,由此可知当M>>m时,绳对小车的拉力大小等于塑料桶及塑料桶中砝码的重力。
(3)交流电的频率为50Hz,则打点的周期为0.02s,每相邻两个计数点中间都有四个点未画出,相邻两个计数点的时间T=0.1s,2点的速度等于13段的平均速度:
,根据逐差法可得,
,
,,平均加速度为:
,由以上可得:
,代入数据解得:a=0.60m/s2。
(4)从图c可知在拉力F=0时物体的加速度不为0,即合外力不为0,图c纵轴的截距大于0,说明在无拉力的情况下物体的加速度大于0,即在平衡摩擦力时,平衡摩擦力过度。