题目内容

5.如图所示,在研究a与F、m之间关系的实验中,若1、2两个相同的小车所受的拉力分别为F1、F2,小车以及车中所放砝码的总质量分别为m1、m2.打开夹子后经过相同的时间两车发生的位移分别为x1、x2,则在实验误差允许的范围内有(  )
A.当F1=F2、m1=2m2时,x1=2x2B.当F1=F2、m1=2m2时,x2=2x1
C.当m1=m2、F1=2F2时,x1=2x2D.当m1=m2、F1=2F2时,x2=2x1

分析 小车做初速度为零的匀加速运动,由牛顿第二定律求出加速度、由匀变速运动的位移公式可以分析答题.

解答 解:AB、当F1=F2,m1=2m2时,由F=ma可知,a1=$\frac{1}{2}$a2,由x=$\frac{1}{2}$at2可得:x1=$\frac{1}{2}$x2,故A错误,B正确;
C、当m1=m2、F1=2F2时,由F=ma可知,a1=2a2,由x=$\frac{1}{2}$at2可得:x1=2x2,故C正确,D错误;
故选:BC.

点评 应用牛顿第二定律与运动学公式即可正确解题,注意两小车的运动时间相等,并掌握控制变量法的方法.

练习册系列答案
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20.用如图1所示的实验装置做“探究加速度与力、质量关系”的实验:
(1)面列出了一些实验器材:
电磁打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫块、小车和砝码、砂和砂桶.除以上器材外,还需要的实验器材有:ACD.(多选)
A.天平(附砝码)
B.秒表
C.刻度尺(最小刻度为mm)
D.低压交流电源
(2)实验中,需要平衡小车和纸带运动过程中所受的阻力,正确的做法是C.
A.小车放在木板上,把木板一端垫高,调节木板的倾斜程度,使小车在不受绳的拉力时沿木板做匀速直线运动.
B.小车放在木板上,挂上砂桶,把木板一端垫高,调节木板的倾斜程度,使小车在砂桶的作用下沿木板做匀速直线运动.
C.小车放在木板上,后面固定一条纸带,纸带穿过打点计时器.把木板一端垫高,调节木板的倾斜程度,使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带沿木板做匀速直线运动.
(3)实验中,为了保证砂和砂桶所受的重力近似等于使小车做匀加速运动的拉力,砂和砂桶的总质量m与小车和车上砝码的总质量M之间应满足的条件是m<<M.这样,在改变小车上砝码的质量时,只要砂和砂桶质量不变,就可以认为小车所受拉力几乎不变.
(4)如图2为某次实验纸带,在相邻两计数点间都有四个打点未画出,用刻度尺测得:
S1=0.55cm,S2=0.94cm,S3=1.35cm,S4=1.76cm,S5=2.15cm,S6=2.54cm.

①相邻两计数点间的时间间隔为0.1 s;
②计数点“6”和“7”的位移S7比较接近于C(填“A、B、C、D”序号)
A.2.76cm      B.2.85cm      C.2.96cm       D.3.03cm
③打下“3”点时小车的瞬时速度v3=0.16 m/s;小车的加速度a=0.40 m/s2.(计算结果均保留2位有效数字)
(5)某小组在研究“外力一定时,加速度与质量的关系”时,保持砂和砂桶质量不变,改变小车质量M,分别记录小车加速度a与其质量M的数据.在分析处理数据时,该组同学产生分歧:甲同学认为根据实验数据可以作出小车加速度a与其质量M的图象,如图3(甲),然后由图象直接得出a与M成反比.乙同学认为应该继续验证a与其质量倒数1/M是否成正比,并作出小车加速度a与其质量倒数1/M的图象,如图3(乙)所示.你认为同学乙(选填“甲”或“乙”)的方案更合理.

(6)另一小组在研究“小车质量一定时,加速度与质量的关系”时,用改变砂的质量的办法来改变对小车的作用力F,然后根据测得的数据作出a-F图象,如图4所示.发现图象既不过原点,末端又发生了弯曲,可能原因是B.
A.平衡摩擦力时,木板的倾斜角度过大,且砂和砂桶的质量较大
B.平衡摩擦力时,木板的倾斜角度过小,且砂和砂桶的质量较大
C.没有平衡摩擦力,且小车质量较大
D.平衡摩擦力时,木板的倾斜角度过小,且小车质量较大.
10.利用如图1所示的实验装置,可以探究“加速度与质量、受力的关系”. 实验时,首先调整垫木的位置,使小车不挂配重时能在倾斜长木板上做匀速直线运动,以平衡小车运动过程中所受的摩擦力.再把细线系在小车上,绕过定滑轮与配重连接.调节滑轮的高度,使细线与长木板平行.在接下来的实验中,各组情况有所不同.

(1)甲组同学的实验过程如下:
①保持小车质量一定,通过改变配重片数量来改变小车受到的拉力.改变配重片数量一次,利用打点计时器打出一条纸带.重复实验,得到5条纸带和5个相应配重的重量.
②图2是其中一条纸带的一部分,A、B、C为3个相邻计数点,每两个相邻计数点之间还有4个实际打点没有画出.通过对纸带的测量,可知A、B间的距离为2.30cm,B、C间的距离为2.70cm.已知打点计时器的打点周期为0.02s,则小车运动的加速度大小为0.40m/s2
③分析纸带,求出小车运动的5个加速度a.用相应配重的重量作为小车所受的拉力大小F,画出小车运动的加速度a与小车所受拉力F之间的a-F图象,如图3所示.由图象可知小车的质量约为0.30kg(结果保留两位有效数字).
(2)乙组同学的实验过程如下:
①用5个质量均为50g的钩码作为配重进行实验.
②将钩码全部挂上进行实验,打出纸带.
③从配重处取下一个钩码放到小车里,打出纸带.
④重复③的实验,共得到5条纸带.
⑤分析纸带,得出实验数据,画出小车加速度与悬挂钩码所受重力的之间a-F图象.
乙组同学在实验基础上进行了一些思考,提出以下观点,你认为其中正确的是BD.
A.若继续增加悬挂钩码的数量,小车加速度可以大于当地的重力加速度
B.根据a-F图象,可以计算出小车的质量
C.只有当小车质量远大于悬挂钩码的质量时,a-F图象才近似为一条直线
D.无论小车质量是否远大于悬挂钩码的质量,a-F图象都是一条直线.

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