【題目】在探究物體的加速度與合外力的關系實驗中:

甲同學用下圖甲裝置:保持小車(含車中重物)的質(zhì)量M不變,細線下端懸掛鉤碼的總重力mg作為小車受到的合力F,用打點計時器測出小車運動的加速度a。

(1)關于實驗操作,下列說法正確的是____________

A實驗前應調(diào)節(jié)滑輪高度,使滑輪和小車間的細線與木板平行

B平衡摩擦力時,在細線的下端懸掛鉤碼,使小車在線的拉力作用下能勻速下滑

C每次改變小車所受的拉力后都要重新平衡摩擦力

D實驗時應先釋放小車,后接通打點計時器電源

(2)圖乙為實驗中打出紙帶的一部分,從比較清晰的點跡起,在紙帶上標出連續(xù)的5個計數(shù)點A、B、CD、E,相鄰兩個計數(shù)點時間間隔為T,測出各計數(shù)點間的距離x1x2,x3,x4。該同學用逐差法得到小車加速度的表達式a________。

(3)改變細線下端鉤碼的個數(shù),得到aF圖象如圖丙所示,造成圖線上端彎曲的主要原因是____

A.平衡摩擦力過度 B.平衡摩擦力不夠

C.沒有滿足M>>m的條件 D.描點連線不夠準確

乙同學利用測力計測細線拉力,為方便讀數(shù)設計如下圖實驗裝置:裝有定滑輪的長木板固定在水平實驗臺上,用右端固定一個滑輪的滑塊代替小車,鉤碼和彈簧測力計通過繞在滑輪上的輕繩相連,放開鉤碼,滑塊在長木板上做勻加速直線運動。

(4)讀出彈簧測力計的示數(shù)F,處理紙帶,得到滑塊運動的加速度a;改變鉤碼個數(shù),重復實驗。以彈簧測力計的示數(shù)F為縱坐標,以加速度a為橫坐標,得到的圖象是縱軸截距為b,斜率為k的一條傾斜直線,如圖所示。已知重力加速度為g,忽略滑輪與繩之間的摩擦。根據(jù)以上條件可計算出滑塊和木板之間的動摩擦因數(shù)μ________,滑塊和與滑塊固定的定滑輪的總質(zhì)量M=________(要求(4)問中兩個空均用b、kg中的字母表示)。

【答案】 A C 2k

【解析】1)調(diào)節(jié)滑輪的高度,使牽引木塊的細繩與長木板保持平行,否則拉力不會等于合力,故A正確;在調(diào)節(jié)模板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時,不應懸掛鉤碼,故B錯誤;由于平衡摩擦力之后有Mgsinθ=μMgcosθ,故tanθ=μ.所以無論小車的質(zhì)量是否改變,小車所受的滑動摩擦力都等于小車的重力沿斜面的分力,改變小車質(zhì)量即改變拉小車拉力,不需要重新平衡摩擦力,故C錯誤;實驗開始時先接通打點計時器的電源待其平穩(wěn)工作后再釋放木塊,故D錯誤;故選A.
2)已知打點計時器電源頻率為50Hz,則紙帶上相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T=5×0.02s=0.1s
根據(jù)x=aT2可得:xCE-xAC=a2T2,小車運動的加速度為a=
3)隨著力F的增大,即隨所掛鉤碼質(zhì)量m的增大,不能滿足M>>m,因此曲線上部出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象故選C

4)滑塊受到的拉力T為彈簧秤示數(shù)的兩倍,即:T=2F
滑塊受到的摩擦力為:f=μMg
由牛頓第二定律可得:T-f=Ma
解得力F與加速度a的函數(shù)關系式為:

由圖象所給信息可得圖象截距為:b= 而圖象斜率為k=
解得:M=2k;μ=;

練習冊系列答案
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A.若v1<v2 , 則v2′=v1
B.若v1>v2 , 則v2′=v2
C.不管v2多大,總有v2′=v2
D.只有v1=v2時,才有v2′=v2

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A. a′=2a B. x′=2x C. a′>2a D. x′<2x

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A.U=UI=I
B.U=3UI=I
C.U=UI=3I
D.U=3UI=3I

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a.安裝好實驗器材.
b.接通電源后,讓拖著紙帶的小車沿平板斜面向下運動,重復幾次.選出一條點跡比較清晰的紙帶,舍去開始密集的點跡,從便于測量的點開始,每兩個打點間隔取一個計數(shù)點,如圖2中0、1、2…6點所示
c.測量1、2、3…6計數(shù)點到0計數(shù)點的距離,分別記作:S1、S2、S3…S6
d.通過測量和計算,該同學判斷出小車沿平板做勻變速直線運動.
e.分別計算出S1、S2、S3…S6與對應時間的比值 , ,…, .以 為縱坐標、t為橫坐標,標出 與對應時間t的坐標點,劃出 ﹣t圖線.

結(jié)合上述實驗步驟,請你完成下列任務:
(1)實驗中,除打點計時器(含紙帶、復寫紙)、小車、平板、鐵架臺、導線及開關外,在下列的儀器和器材中,必須使用的有 . (填選項代號)
A、電壓合適的50Hz交流電源 B、電壓可調(diào)的直流電源
C、刻度尺 D、秒表 E、天平 F、重錘
(2)將最小刻度為1mm的刻度尺的0刻線與0計數(shù)點對齊,0、1、2、5計數(shù)點所在位置如圖1所示,則S2=cm,S5=cm.
(3)該同學在圖3中已標出1、3、4、6計數(shù)點對應的坐標,請你在該圖中標出與2、5兩個計數(shù)點對應的坐標點,并畫出 ﹣t.
(4)根據(jù) ﹣t圖線判斷,小車在斜面上運動的加速度a=m/s2

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