题目内容

(1)如图1所示,在“共点力合成”的实验中,橡皮条一端固定于P点,另一端连接两个弹簧测力计,分别用F1和F2拉两个弹簧测力计,将这端的结点拉至O点.现让F1大小不变,方向沿顺时针方向转动某一角度,且F1始终处于PO左侧,要使这端的结点仍位于O点,则关于F2的大小和图中的β角,下列情况可能存在的是
 
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A.增大F2的同时增大β角B.增大F2的同时减小β角
C.增大F2而保持β角不变D.减小F2的同时增大β角
(2)(I)如图2所示为某同学安装的“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置,若在图示状态下开始做实验,请从该同学的装置和操作中指出存在的问题或错误:
 
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(Ⅱ)如图3所示是小车匀变速运动时打出的一条纸带,已知相邻计数点间的时间间隔是t,测出纸带各相邻计数点之间的距离分别为S1、S2、S3、S4,为使计算的结果更精确一些,计算加速度平均值的公式应为a=
 
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(Ⅲ)该同学通过测量,作出a-F图象如图4所示,试分析:
①图象不过原点的原因是:
 
;②图象上部弯曲的原因是:
 
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分析:(1)要使结点O位置不变,应保证合力大小、方向不变,保持F1的大小不变,即要求一个分力大小不变,故根据要求利用平行四边形定则作图可正确分析得出结果.
(2)(I)实验时需要注意的问题我们可以结合实验原理记忆,如为什么平衡摩擦力,小车的质量要远远大于重物的质量,需要选择的仪器是什么等等.
(II)小车做匀加速运动,故纸带上的点迹应距离越来越大,加速度可由匀变速运动的推论:xm-xn=(m-n)at2进行求解.
(III)根据图象,分析误差出现的原因:平衡摩擦力的原因和小车质量M要远远大于砂及砂桶的质量m关系的原因.
解答:解:(1)对点O点受力分析,受到两个弹簧的拉力和橡皮条的拉力,由于O点位置不变,因此橡皮条长度不变,其拉力大小方向不变,F2的大小不变,ob弹簧拉力方向和大小都改变,根据力的平行四边形定则有:
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如图1所受示,可以增大F2的同时增大θ角,故A正确;
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若如图2变化所受,可以增大F2的同时减小θ角,故B正确;
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如图3所受示,可以增大F2而保持θ角不变,故C正确;
同时根据平行四边形定则可知,减小F1的同时增大β角是不能组成平行四边形的,故D错误;
(2):(I)安装仪器时我们需要注意:①平衡摩擦力,将木板一端垫高;②细线与木板平行,保证拉力在小车前进的方向上;③打点计时器需要用交流电源;④释放小车时应让小车从靠近计时器处释放,在纸带上打上尽量多的点;
故错误之处有:①应将电池改为交流电;②没有平衡摩擦力;③小车应靠近打点计时器端;④左端连接的细线应与木板平行
(II)由匀变速运动的推论:xm-xn=(m-n)at2得:
a1═
S3-S1
2t2

a2=
S4-S2
2t2

a=
a2+a1
2
=
S3+S4-S1-S2
4t2

(III)当F不为零时,物体仍然没有加速度,所以图象不通过原点的原因是:没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够
设加速度为a:
对小车:F=Ma
对重物:F-mg=ma
联立解得:a=
mg
m+M
,所以未满足砝码和砝码盘的质量m远小于小车的质量M时,当m逐渐变大时,a逐渐变小,故图象出现弯曲.
所以原因是:未满足砝码和砝码盘的质量m远小于小车的质量M
故答案为:(1)ABC
(2)(Ⅰ)①应使用交流电源
②细线要平行于木板
③应将木板右端垫起以平衡摩擦力
④小车应放在靠近打点计时器的左端
(Ⅱ) 
S3+S4-S1-S2
4t2

(Ⅲ)①没有平衡摩擦力
②为满足砝码和砝码盘的总质量m远小于小车的质量M
点评:明确矢量合成的法则,熟练应用平行四边形定则解题,本题实质上考查了平行四边形定则的应用.
实验时需要注意的问题我们可以结合实验原理记忆,明确实验原理是处理实验题的重中之重,从纸带上求解速度和加速度是处理纸带的两个主要问题,一定要熟练掌握.
练习册系列答案
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(1)如图1所示,在做“互成角度的两个力的合成”的实验中,在水平放置的木板上垫一张白纸,把橡皮条的一端固定在A点上,另一端连接两根细线,然后通过细线用两个互成角度的弹簧秤来拉橡皮条,使橡皮条伸长到某一点O,此时需记录下:①
 
,②
 
,③
 
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然后改用一个弹簧秤把橡皮条拉到O点后再记录下:④
 
,⑤
 
.
如图2所示,是该同学完成验证力的平行四边形定则实验操作后得到数据图,请选好标度在方框中作图完成该同学未完成的实验数据处理.
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(2)某同学要用“伏安法”测定一个待测电阻Rx(阻值约为200Ω)的阻值,实验室提供了如下器材:
电池组E(电动势为3V,内阻不计);电流表A1(量程为0~10mA,内阻约为40Ω~60Ω);
电流表A2(量程为0~500μA,内阻为1000Ω);滑动变阻器R1(阻值范围为0~20Ω,额定电流为2A);
电阻箱R2(阻值范围为0~9999Ω,额定电流为1A);开关S,导线若干.
请你帮助该同学完成实验中的下述问题(实验中应尽可能的考虑更加准确地测量Rx的阻值):
①上述器材中缺少电压表,需选一只电流表将它改装成电压表.请在图甲所示方框中画出将电流表改装成电压表的电路原理图,并在图中标明所用器材的代号.
②请在图乙的方框中画出测量Rx阻值的电路图,并在图中标明各器材的代号.精英家教网
③实验中,将电阻箱R2的阻值调为4000Ω,再调节滑动变阻器R1,使两表的示数如下图所示,可读出电流表A1的示数是
 
,电流表A2的示数是
 
,测得Rx的阻值是
 
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