题目内容

13.为了“探究加速度与力、质量的关系”,现提供如图1所示实验装置.请思考探究思路并回答下列问题:

(1)为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采 取做法是C
A.将不带滑轮的木板一端垫高适当,使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动
B.将不带滑轮的木板一端适当垫高,使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动
C.将不带滑轮的木板一端适当垫高,在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动
D.将不带滑轮的木板一端适当垫高,在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀加速运动
(2)在“探究加速度与力、质量关系”的实验中,得到一条打点的纸带,如图2所示,已知相邻计数点间的时间间隔为T,且间距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出,则小车加速度的表达式为a=$\frac{{x}_{6}+{x}_{5}+{x}_{4}-{x}_{3}-{x}_{2}-{x}_{1}}{9{T}^{2}}$;
(3)消除小车与水平木板之间摩擦力的影响后,可用钩码总重力代替小车所受的拉力,此时钩码m与小车总质量M之间应满足的关系为m<<M;
(4)在“探究加速度与质量的关系”时,保持砝码质量不变,改变小车质量m,得到的实验数据如下表:
实验次数12345
小车加速度a/ms-20.770.380.250.190.16
小车质量m/kg0.200.400.600.801.00
为了验证猜想,请在图3坐标系中作出最能直观反映a与m之间关系的图象.

分析 (1)平衡摩擦力的方法是将不带滑轮的木板一端适当垫高,在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动.
(2)根据连续相等时间内的位移之差是一恒量,运用逐差法求出小车的加速度;
(3)当m<<M时,才可以可用钩码总重力代替小车所受的拉力;
(4)据所提供数据,采用描点法作出a-$\frac{1}{m}$图线.

解答 解:(1)平衡摩擦力时将不带滑轮的木板一端适当垫高,在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动.
故选:C.
(2)根据△x=aT2,运用逐差法得,a=$\frac{{x}_{6}+{x}_{5}+{x}_{4}-{x}_{3}-{x}_{2}-{x}_{1}}{9{T}^{2}}$;
(3)设加速度为a:
对小车:F=Ma
对重物:mg-F=ma
联立得:
F=$\frac{Mmg}{m+M}$=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$,只有当m<<M时,才可以可用钩码总重力代替小车所受的拉力;
(4)据所提供数据,采用描点法作出a-$\frac{1}{m}$图线如图所示

故答案为:(1)C;(2)$\frac{{x}_{6}+{x}_{5}+{x}_{4}-{x}_{3}-{x}_{2}-{x}_{1}}{9{T}^{2}}$;(3)m<<M;(4)如图所示.

点评 解决本题的关键掌握平衡摩擦力的方法,知道图线不过原点的原因,以及掌握纸带的处理方法,会通过纸带求解瞬时速度和加速度.注意研究a与m的关系时,应该作a-$\frac{1}{m}$图线,不能作a-m图线,因为a-m图线为曲线,得不出a与m的定量关系.

练习册系列答案
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(1)假设选手落到转盘上瞬间相对转盘速度立即变为零,为保证他落在任何位置都不会被甩下转盘,转盘的角速度ω应限制在什么范围?
(2)若已知H=5m,L=8m,a=2m/s2,g=10m/s2,且选手从某处C点释放能恰好落到转盘的圆心上,则他是从平台出发后多长时间释放悬挂器的?
(3)若电动悬挂器开动后,针对不同选手的动力与该选手重力关系皆为F=0.6mg,悬挂器在轨道上运动时存在恒定的摩擦阻力,选手在运动到上面(2)中所述位置C点时,因恐惧没有释放悬挂器,但立即关闭了它的电动机,则按照(2)中数据计算悬挂器载着选手还能继续向右滑行多远的距离?

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