13.某物理課外小組利用圖(a)中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關系.圖中,置于實驗臺上的長木板水平放置,其右端固定一輕滑輪;輕繩跨過滑輪,一端與放在木板上的小滑車相連,另一端可懸掛鉤碼.本實驗中可用的鉤碼共有N=5個,每個質量均為0.010kg.實驗步驟如下:

(1)將5個鉤碼全部放入小車中,在長木板左下方墊上適當厚度的小物快,使小車(和鉤碼)可以在木板上勻速下滑.
(2)將n(依次取n=1,2,3,4,5)個鉤碼掛在輕繩右端,其余N-n個鉤碼仍留在小車內;用手按住小車并使輕繩與木板平行.釋放小車,同時用傳感器記錄小車在時刻t相對于其起始位置的位移s,繪制s-t圖象,經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應的加速度a.
(3)對應于不同的n的a值見下表.n=2時的s-t圖象如圖(b)所示;由圖(b)求出此時小車的加速度(保留2位有效數(shù)字),將結果填入下表.
n12345
a/m•s-20.200.580.781.00
(4)利用表中的數(shù)據(jù)在圖(c)中補齊數(shù)據(jù)點,并作出a-n圖象.從圖象可以看出:當物體質量一定時,物體的加速度與其所受的合外力成正比.
(5)利用a-n圖象求得小車(空載)的質量為0.45kg(保留2位有效數(shù)字,重力加速度取g=9.8m•s-2).
(6)若以“保持木板水平”來代替步驟(1),下列說法正確的是BC(填入正確選項前的標號)
A.a-n圖線不再是直線
B.a-n圖線仍是直線,但該直線不過原點
C.a-n圖線仍是直線,但該直線的斜率變大.

分析 (3)根據(jù)x-t圖象的性質可明確各時刻對應的位移,根據(jù)位移公式可求得加速度;
(4)將點(2,0.40)作出,并用直線將各點連接即可得出圖象;
(5)找出圖象上的點,根據(jù)圖象的性質以及牛頓第二定律列式,即可求出小車的質量;
(6)對實驗原理進行分析,明確摩擦力帶來的影響;根據(jù)牛頓第二定律可明確圖象的變化情況.

解答 解:(3)物體做勻加速直線運動,對應的x-t圖象為曲線,由圖象可知,
當t=2.0s時,位移為:x=0.80m;則由x=$\frac{1}{2}$at2,據(jù)得:a=0.40m/s2
(4)在圖C中作出點(2,0.40),并用直線將各點相連,如圖所示:
(5)由圖c可知,當n=4時,加速度為0.78m/s2,由牛頓第二定律可知:
4×0.01×9.8=(m+0.01)×0.78,解得:m=0.45kg;
(6)若木板水平,則物體將受到木板的摩擦力;則有:
nm0g-μ[m+(5-n)m0g]=(m+5m0)a;
a=$\frac{n{m}_{0}g}{m+5{m}_{0}}$-$\frac{μ[mg+(5-n){m}_{0}g]}{m+5{m}_{0}}$=$\frac{{m}_{0}g+μ{m}_{0}g}{m+5{m}_{0}}$n-$\frac{μmg}{m+5{m}_{0}}$,
故說明圖象仍為直線,但不再過原點;并且斜率增大;故BC正確;故選:BC;
故答案為:(3)0.40; (4)如圖所示;(5)0.45;(6)BC.

點評 本題考查驗證牛頓第二定律的實驗,要求能明確實驗原理,認真分析各步驟,從而明確實驗方法;同時注意掌握圖象的性質,能根據(jù)圖象進行分析,明確對應規(guī)律的正確應用.

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

8.下列關于靜電場的說法不正確的是(  )
A.在勻強電場中,電場線一定和等勢面垂直
B.電場強度大的地方電勢可能低,電場強度小的地方電勢可能高
C.將正點電荷從電場強度為零的一點移動到電場強度為零的另一點,電場力做功一定為零
D.在正電荷產生的靜電場中,電場強度方向指向電勢降低最快的方向

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

4.(1)某研究小組的同學為了測量某一電阻RX的阻值,甲同學先用多用電表進行粗測.使用多用電表歐姆擋時,將選擇開關置于合適的擋位后,必須先將兩表筆短接,再進行歐姆調零,使指針指在歐姆刻度的“0”處.若該同學將選擇旋鈕在“×1”位置,指針在刻度盤上停留的位置如圖甲所示,則所測量的值為18Ω.

(2)為進一步精確測量該電阻,實驗臺上擺放有以下器材:A.電流表(量程15mA,內阻未知)
B.電流表(量程0.6A,內阻未知)
C.電阻箱(最大電阻99.99Ω)
D.電阻箱(最大電阻999.9Ω)
E.電源(電動勢3V,內阻1Ω)
F.單刀單擲開關2只    
G.導線若干
乙同學設計的電路圖如圖乙所示,現(xiàn)按照如下實驗步驟完成實驗:
①調節(jié)電阻箱,使電阻箱有合適的阻值R1,僅閉合S1,使電流表有較大的偏轉且讀數(shù)為I;
②調節(jié)電阻箱,保持開關S1閉合,開關S2閉合,再次調節(jié)電阻箱的阻值為R2,使電流表讀數(shù)仍為I.
a.根據(jù)實驗步驟和實驗器材規(guī)格可知,電流表應選擇A,電阻箱應選擇D.(填器材前字母)
b.根據(jù)實驗步驟可知,待測電阻Rx=R2-R1(用題目所給測量數(shù)據(jù)表示).
(3)利用以上實驗電路,閉合S2調節(jié)電阻箱R,可測量出電流表的內阻RA,丙同學通過調節(jié)電阻箱R,讀出多組R和I值,作出了$\frac{1}{I}$-R圖象如圖丙所示.若圖象中縱軸截距為1A-1,則電流表內阻RA=2Ω.

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

1.某實驗小組利用圖1所示的裝置探究加速度與力、質量的關系

(1)下列做法正確的是AD
A、調節(jié)滑輪的高度,使牽引木塊的細繩與長木板保持平行
B、在調節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時,將裝有砝碼的砝碼桶通過定滑輪栓在木塊上
C、實驗時,先放開木塊再接通打點計時器的電源
D、通過增減木塊上的砝碼改變質量時,不需要重新調節(jié)木塊傾斜度
(2)為使砝碼桶以及桶內砝碼的總重力在數(shù)值上近似等于木塊運動時受到的拉力,應滿足的條件是砝碼桶以及桶內砝碼的總質量遠小于木塊和木塊上砝碼的總質量,(選填“遠大于”,“遠小于”或“近似等于”)
(3)甲乙兩同學在同一實驗室,各取一套圖示裝置放在水平桌面上,木塊上均不放砝碼,在沒有平衡摩擦力的情況下,研究加速度a與拉力F的關系,分別得到圖2中甲、乙兩條直線,設甲、乙用的木塊質量分別為m、m,甲乙用的木塊與木板間的動摩擦因數(shù)分別為μ、μ,由圖可知,m甲小于m,μ大于μ.(選填“大于”,“小于”或“等于”)

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

8.如圖甲所示,質量為1kg的小物塊從傾角30°的斜劈上由靜止滑下,位移x與速度平方v2的關系如圖乙所示,斜劈在水平地面上靜止不動,g=10m/s2,下列說法正確的是( 。
A.小物塊下滑的加速度大小恒為2.5m/s2
B.小物塊受到的摩擦力大小為2.5N
C.地面與斜劈的摩擦力大小為0
D.地面對斜劈的摩擦力方向水平向左

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

18.某實驗小組利用如圖1所示的裝置探究加速度與力、質量的關系.

①下列做法正確的是AD(填字母代號).
A.調節(jié)滑輪的高度,使牽引木塊的細繩與長木板保持平行
B.在調節(jié)木板傾斜度平衡木板受到的滑動摩擦力時,將裝有砝碼的砝碼桶通過定滑輪拴在木塊上
C.實驗時,先放開木塊再接通打點計時器的電源
D.通過增減木塊上的砝碼改變質量時,不需要重新調節(jié)木板傾斜度
 ②為使砝碼桶及桶內砝碼的總重力在數(shù)值上近似等于木塊運動時受到的拉力,應滿足的條件是砝碼桶及桶內砝碼的總質量遠小于木塊和木塊上砝碼的總質量.(填“遠大于”、“遠小于”或“近似等于”)
③甲、乙兩同學在同一實驗室,各取一套圖示的裝置放在水平桌面上,木塊上均不放砝碼、在沒有平衡摩擦力的情況下,研究加速度a與拉力F的關系,分別得到圖2中甲、乙兩條直線,設甲、乙用的木塊質量分別為m、m,甲、乙用的木塊與木塊間的動摩擦因數(shù)分別為μ、μ,由圖可知,m小于m,μ大于μ(填″大于″、″小于″或″等于″)

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

5.在探究物體的加速度與物體所受外力、物體質量間的關系時,采用如圖1所示的實驗裝置.小車及車中的砝碼質量用M表示,盤及盤中的砝碼質量用m表示.

(1)實驗過程中,電火花計時器在頻率為f=50Hz的交流電源上,調整定滑輪高度,使細線與長木板平行.
(2)若已平衡好摩擦,在小車做勻加速直線運動過程中繩子拉力FT=$\frac{Mmg}{M+m}$,當M與m的大小關系滿足M>>m時,才可以認為繩子對小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力.
(3)某小組同學先保持盤及盤中的砝碼質量m一定來做實驗,其具體操作步驟如下,以下作法正確的是C.
A.平衡摩擦力時,應將盤及盤中的砝碼用細繩通過定滑輪系在小車上
B.每次改變小車的質量時,需要重新平衡摩擦力
C.實驗時,先接通打點計時器的電源,再放開小車
D.用天平測出m以及M,小車運動的加速度可直接用公式a=$\frac{mg}{M}$求出
(4)某小組同學保持小車及車中的砝碼質量M一定,探究加速度a與所受外力F的關系時,由于他們操作不當,這組同學得到的a-F關系圖象如圖2所示,①圖線不過原點的原因是沒平衡摩擦力;②圖線上端彎曲的原因是不滿足M>>m.
(5)某小組在操作完全正確且滿足(2)中質量關系的情況下,圖3為實驗室小車在長木板上帶動紙帶運動打出的一條紙帶的一部分,0、1、2、3、4、5、6為計數(shù)點,相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點未畫出.從紙帶上測出x1=3.20cm,x2=4.52cm,x5=8.42cm,x6=9.70cm.則小車加速度讀大小a=1.30m/s2(保留三位有效數(shù)字).
(6)(5)中實驗小組用所得數(shù)據(jù)探究動能定理,測得圖3紙帶計數(shù)點1、5間距離為x,該小組最終要驗證的數(shù)學表達式為mgx=$\frac{1}{200}$Mf2[(x5+x62-(x1+x22].(用m、M、f、x、x1、x2、x5、x6及重力加速度g表示)

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

2.一名跳傘運動員從懸停在高空的直升機中跳下,研究人員利用運動員隨身攜帶的儀器記錄下了他的運動情況,通過分析數(shù)據(jù),定性畫出了運動員從跳離飛機到落地的過程中在空中沿豎直方向運動的v-t圖象如圖所示,規(guī)定向下的方向為正方向,下列說法正確的是( 。
A.0~10 s內加速度逐漸減小,10s~15 s內加速度逐漸增加
B.0~10 s內做自由落體運動,10s~15 s 做勻減速直線運動
C.0~10s內加速度方向豎直向上,10s~15 s內加速度方向豎直向下
D.0~10 s內所受的阻力逐漸增加,10s~15 s內所受阻力逐漸減少

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

3.(1)如圖甲所示,螺旋測微器的讀數(shù)為5.670mm

(2)某學習小組在探究加速度與力、質量的關系時,采用圖乙所示的裝置,通過改變小托盤和砝碼總質量m來改變小車受到的合外力,通過加減鉤碼來改變小車總質量M.
①實驗中需要平衡摩擦力,應當取下小托盤和砝碼(選填“小車上的鉤碼”,“小托盤和砝碼”或“紙帶”),將木板右端適當墊高,直至小車在長木板上運動時,紙帶上打出來的點間距相等
②圖丙為實驗中得到的一條紙帶的一部分,0、1、2、3、4、5、6為計數(shù)點,相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點未畫出,所用交流電的頻率為50Hz,從紙帶上測出x1=3.20cm,x2=4.74cm,x3=6.30cm,x4=7.85cm,x5=9.41cm,x6=10.96cm,打出點1時小車運動速度v1=0.397m/s,小車的加速度大小為a=1.55m/s2(結果均保留三位有效數(shù)字)

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同步練習冊答案