11.某小組“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1,長(zhǎng)木板固定在水平桌面上,一端裝有定滑輪;木板上有一滑塊,其一端與電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連,另一端通過跨過定滑輪的細(xì)線與托盤連接.
①該小組研究加速度和拉力關(guān)系時(shí),得到的圖象將會(huì)是圖2中的B

②圖3給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶的一部分:1、2、3、4、5、6、7是計(jì)數(shù)點(diǎn)每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)(圖中未標(biāo)出),計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖3所示.根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計(jì)算的加速度a=0.500m/s2 (保留三位有效數(shù)字).
③某同學(xué)在探究牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中,在物體所受合外力不變時(shí),改變物體的質(zhì)量,得到的數(shù)據(jù)如下表所示:
實(shí)驗(yàn)次數(shù)物體質(zhì)量m(kg)物體的加速度a(m/s2物體質(zhì)量的倒數(shù)1/m(1/kg)
10.200.785.00
20.400.382.50
30.600.251.67
40.800.201.25
51.000.161.00
根據(jù)表中的數(shù)據(jù),在圖4中所示的坐標(biāo)中描出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn),并作出a-$\frac{1}{m}$圖象.

④由a-$\frac{1}{m}$圖象,你得出的結(jié)論為在誤差允許的范圍內(nèi),保持外力不變,物體的加速度與質(zhì)量成反比.
⑤物體受到的合力大約為0.20N.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

分析 ①、該實(shí)驗(yàn)需要平衡摩擦力,如果不平衡摩擦力,當(dāng)有較小拉力時(shí),物體仍然處于靜止?fàn)顟B(tài),即加速度為零.
②、根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT2可以求出加速度的大。
③、由描點(diǎn)法即可做出a與$\frac{1}{m}$關(guān)系關(guān)系圖線
④、為研究a與m的關(guān)系,作a與$\frac{1}{m}$關(guān)系關(guān)系圖線.
⑤、根據(jù)力與加速度的關(guān)系F=ma即可求出物體受到的合力.

解答 解:(1)該實(shí)驗(yàn)需要平衡摩擦力,如果不平衡摩擦力,當(dāng)有較小拉力時(shí),物體仍然處于靜止?fàn)顟B(tài),即加速度為零.
所以得到的圖象在橫軸有截距,故選:B.
(2)由于每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒有畫出,所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1s,
設(shè)1到2之間的距離為x1,以后各段分別為x2、x3、x4、x5、x6,
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT2可以求出加速度的大小,
得:x4-x1=3a1T2 
x5-x2=3a2T2 
 x6-x3=3a3T2 
為了更加準(zhǔn)確的求解加速度,我們對(duì)三個(gè)加速度取平均值
得:a=$\frac{1}{3}$(a1+a2+a3
即小車運(yùn)動(dòng)的加速度計(jì)算表達(dá)式為:a=$\frac{{{x}_{47}-x}_{14}}{{9T}^{2}}$=$\frac{4.40+3.90+3.40-2.90-2.40-1.90}{0.09}×1{0}^{-2}$m/s2=0.500m/s2
(3)為研究a與m的關(guān)系,作a與$\frac{1}{m}$關(guān)系關(guān)系圖線如圖.
(4)可以得出的結(jié)論是在誤差允許的范圍內(nèi),保持外力不變,物體的加速度與質(zhì)量成反比.
(5)根據(jù)力與加速度的關(guān)系:F=ma得:
F=$\frac{a}{\frac{1}{m}}$
在圖線上取一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn):a=1.00時(shí),$\frac{1}{m}=5.05$
所以:F=$\frac{1}{5.05}≈0.20$N
故答案為:(1)B;(2)0.500;(3)如圖;(4)在誤差允許的范圍內(nèi),保持外力不變,物體的加速度與質(zhì)量成反比;(5)0.20N

點(diǎn)評(píng) 解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理,了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng),尤其是理解平衡摩擦力的操作和要求的含義.要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實(shí)驗(yàn)問題的能力,在平時(shí)練習(xí)中要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的理解與應(yīng)用.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

1.如圖為“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖.
(1)某同學(xué)按照正確操作選的紙帶如圖1所示,其中O是起始點(diǎn),A、B、C是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連續(xù)打下的3個(gè)點(diǎn),打點(diǎn)頻率為50Hz,該同學(xué)用毫米刻度尺測(cè)量O到A、B、C各點(diǎn)的距離,并記錄在圖中(單位:cm),重錘的質(zhì)量為m=0.1kg,重力加速度g=9.80m/s2.根據(jù)以上數(shù)據(jù)當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打到B點(diǎn)時(shí),重物重力勢(shì)能的減少量為0.550J,動(dòng)能的增加量為0.545 J.(要求計(jì)算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)

(2)通過作圖象的方法可以剔除偶然誤差較大的數(shù)據(jù),提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確程度.從紙帶上選取多個(gè)點(diǎn),測(cè)量從起始點(diǎn)O到其余各點(diǎn)的下落高度h,并計(jì)算各點(diǎn)速度的平方v2,然后以$\frac{1}{2}$v2為縱軸,以下落高度h為橫軸,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出圖線.若在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi),圖線是一條過原點(diǎn)的直線,驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律,則圖線斜率表示的物理量是重力加速度g.
(3)在實(shí)驗(yàn)過程中,以下說法正確的是D(單項(xiàng)選擇題)
A.實(shí)驗(yàn)中摩擦不可避免,紙帶越短克服摩擦做功越小,因此,實(shí)驗(yàn)選取紙帶越短越好
B.實(shí)驗(yàn)中用天平稱出重物的質(zhì)量是必不可少的步驟
C.測(cè)出重物下落時(shí)間t,通過v=gt計(jì)算出瞬時(shí)速度
D.若紙帶前面幾點(diǎn)較為密集且不清楚,可以舍去前面比較密集的點(diǎn),合理選取一段打點(diǎn)比較清晰的紙帶,同樣可以驗(yàn)證.

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

2.如圖,水平傳送帶A、B兩端相距s=3.5m,工件與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1.工件滑上A端瞬時(shí)速度vA=4m/s,達(dá)到B端的瞬時(shí)速度設(shè)為vB,則( 。
A.若傳送帶不動(dòng),則vB=3m/s
B.若傳送帶以速度v=4m/s逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),vB=3m/s
C.若傳送帶以速度v=2m/s順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),vB=3m/s
D.若傳送帶以速度v=2m/s順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),vB=2m/s

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

19.如圖所示,小球甲從A點(diǎn)水平拋出的同時(shí)小球乙從B點(diǎn)自由釋放,兩小球先后經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)速度大小相等,方向間夾角為45°.已知BC高h(yuǎn),g=10m/s2,不計(jì)阻力.由以上條件可知( 。
A.甲乙小球到達(dá)C點(diǎn)所用時(shí)間之比為1:2
B.甲小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小為$\sqrt{gh}$
C.A、B兩點(diǎn)的高度差為$\frac{h}{2}$
D.A、B兩點(diǎn)的水平距離為$\frac{h}{2}$

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6.如圖所示是一物體的x-t圖象,則該物體在6s內(nèi)的路程與位移大小分別是( 。
A.0m,0mB.6m,0mC.10m,2mD.12m,0m

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16.穿過一個(gè)內(nèi)阻為1Ω的閉合線圈的磁通量每秒均勻減少2Wb,則線圈中的感應(yīng)電流的變化為(  )
A.每秒減少2AB.每秒增加2AC.恒定不變等于2AD.無法判斷

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3.一個(gè)電源接16Ω電阻時(shí),通過電源的電流為0.15A;接29Ω電阻時(shí),通過電源的電流為0.1A.求電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r.

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20.如圖是一輛汽車做直線運(yùn)動(dòng)的x-t圖象,對(duì)線段OA、AB、BC、CD所表示的運(yùn)動(dòng),下列說法正確的是( 。
A.OA段運(yùn)動(dòng)最快
B.AB段靜止
C.CD段表示的運(yùn)動(dòng)方向與初始運(yùn)動(dòng)方向相同
D.4 h內(nèi)汽車的位移大小為30 km

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

1.一只彈簧測(cè)力計(jì)由于更換了彈簧,以致原先的刻度板所標(biāo)的數(shù)值不能準(zhǔn)確地反映實(shí)際情況.經(jīng)側(cè)試.此彈簧測(cè)力計(jì)不掛重物時(shí).示數(shù)為2N;掛50N的重物時(shí),示數(shù)是47N(彈簧仍在彈性限度內(nèi)).問:當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為20N時(shí).所掛物體重為多少?

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