9.如圖1為“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖,盤(pán)和重物的總質(zhì)量為m,小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量為M.實(shí)驗(yàn)中用盤(pán)和重物總重力的大小作為細(xì)線(xiàn)對(duì)小車(chē)?yán)Φ拇笮。?br />
(1)實(shí)驗(yàn)中,為了使細(xì)線(xiàn)對(duì)小車(chē)的拉力等于小車(chē)所受的合外力,先調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板一端定滑輪的高度,使細(xì)線(xiàn)與長(zhǎng)木板平行.接下來(lái)還需要進(jìn)行的一項(xiàng)操作是B(填寫(xiě)所選選項(xiàng)的序號(hào)).
A.將長(zhǎng)木板水平放置,讓小車(chē)連著已經(jīng)穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶,給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電,調(diào)節(jié)m的大小,使小車(chē)在盤(pán)和重物的牽引下運(yùn)動(dòng),從打出的紙帶判斷小車(chē)是否做勻速運(yùn)動(dòng).
B.將長(zhǎng)木板的右端墊起適當(dāng)?shù)母叨龋屝≤?chē)連著已經(jīng)穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶,撤去盤(pán)和重物,給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電,輕推小車(chē),從打出的紙帶判斷小車(chē)是否做勻速運(yùn)動(dòng).
C.將長(zhǎng)木板的右端墊起適當(dāng)?shù)母叨,撤去紙帶以及盤(pán)和重物,輕推小車(chē),觀察判斷小車(chē)是否做勻速運(yùn)動(dòng).
(2)圖2中是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶,A、B、C、D、E、F、G為7個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn),量出相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為x1、x2、x3、x4、x5、x6.已知相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為T(mén),則小車(chē)的加速度a是$\frac{({x}_{6}-{x}_{3})+({x}_{5}-{x}_{2})+({x}_{4}-{x}_{1})}{9{T}^{2}}$.
(3)實(shí)驗(yàn)中要進(jìn)行質(zhì)量m和M的選取,以下最合理的一組是C(填選項(xiàng)字母).
A.M=20g,m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
B.M=200g,m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
C.M=400g,m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
D.M=400g,m=“20“g、40g、60g、80g、100g、120g
(4)該實(shí)驗(yàn)小組以測(cè)嘚的加速度a為縱軸,盤(pán)和重物的總重力為F為橫軸,作出的圖象如圖3中圖線(xiàn)1所示,發(fā)現(xiàn)圖象不過(guò)原點(diǎn),懷疑在測(cè)量力時(shí)不準(zhǔn)確,他們將實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改裝,將一個(gè)力傳感器安裝在小車(chē)上,直接測(cè)量細(xì)線(xiàn)拉小車(chē)的力F′,作a-F′圖如圖3中圖線(xiàn)2所示,則圖象不過(guò)原點(diǎn)的原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足,對(duì)于圖象上相同的力,用傳感器測(cè)得的加速度偏大,其原因是鉤碼的質(zhì)量未遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量.

分析 (1)小車(chē)下滑時(shí)受到重力、細(xì)線(xiàn)的拉力、支持力和摩擦力,要使拉力等于合力,則應(yīng)平衡摩擦力;
(2)根據(jù)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT2可以求出加速度的大;
(3)當(dāng)沙和沙桶總質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量,即m<<M時(shí)才可以認(rèn)為繩對(duì)小車(chē)的拉力大小等于沙和沙桶的重力;
(4)根據(jù)F不等于零,加速度仍然為零,分析圖象不過(guò)原點(diǎn)的原因.

解答 解:(1)小車(chē)下滑時(shí)受到重力、細(xì)線(xiàn)的拉力、支持力和摩擦力,要使拉力等于合力,則應(yīng)該用重力的下滑分量來(lái)平衡摩擦力,可以將長(zhǎng)木板的一段墊高,撤去砂和砂桶,輕推小車(chē),從打出的紙帶判斷小車(chē)是否做勻速運(yùn)動(dòng),故B正確;
故選:B
(2)根據(jù)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT2,結(jié)合作差法得:
a=$\frac{({x}_{6}-{x}_{3})+({x}_{5}-{x}_{2})+({x}_{4}-{x}_{1})}{9{T}^{2}}$;
(3)重物加速下滑,處于失重狀態(tài),其對(duì)細(xì)線(xiàn)的拉力小于重力,設(shè)拉力為T(mén),根據(jù)牛頓第二定律,有
對(duì)重物,有 mg-T=ma
對(duì)小車(chē),有 T=Ma
解得:T=$\frac{M}{M+m}$g,故當(dāng)M>>m時(shí),有T≈mg
故C符合要求
故選:C
(4)由圖線(xiàn)可知,F(xiàn)不等于零時(shí),a仍然為零,可知圖線(xiàn)不過(guò)原點(diǎn)的原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足.
力傳感器可以直接得出繩子拉力的大小,用鉤碼的重力表示繩子的拉力,必須滿(mǎn)足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量,否則繩子的拉力實(shí)際上小于鉤碼的重力.所以對(duì)于圖線(xiàn)上相同的力,用傳感器測(cè)得的加速度偏大,原因是鉤碼的質(zhì)量未遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量.
故答案為:(1)B;
(2)$\frac{({x}_{6}-{x}_{3})+({x}_{5}-{x}_{2})+({x}_{4}-{x}_{1})}{9{T}^{2}}$;
(3)C;
(4)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足,鉤碼的質(zhì)量未遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量(其它符合題意解釋均給分)

點(diǎn)評(píng) 要提高應(yīng)用勻變速直線(xiàn)的規(guī)律以及推論解答實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的能力,只要真正掌握了實(shí)驗(yàn)原理就能順利解決此類(lèi)實(shí)驗(yàn)題目,而實(shí)驗(yàn)步驟,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理都與實(shí)驗(yàn)原理有關(guān),故要加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的學(xué)習(xí)和掌握.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

19.如圖所示,一質(zhì)量為m的帶電小球在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)E中運(yùn)動(dòng),某時(shí)刻位于電場(chǎng)中的A點(diǎn),速度大小為v0,斜向上且與電場(chǎng)方向成45°;經(jīng)過(guò)一段時(shí)間到達(dá)同一高度的B點(diǎn),速度方向斜向下與電場(chǎng)方向的夾角變?yōu)?0°,重力加速度為g,則( 。
A.小球從A運(yùn)動(dòng)到B所用時(shí)間為$\frac{\sqrt{2}{v}_{0}}{2g}$B.小球的電荷量等于$\frac{(\sqrt{3}-1)mg}{2E}$
C.AB間的距離等于$\frac{(\sqrt{3}+1){v}_{0}^{2}}{2g}$D.從A到B小球減少的電勢(shì)能為mv02

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

20.如圖所示,直角坐標(biāo)系xOy位于豎直平面內(nèi),在第IV象限存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng),磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=2T、方向垂直于xOy平面向外.電場(chǎng)E1平行于y軸;在第Ⅲ象限存在沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)E2,已知場(chǎng)強(qiáng)E1、E2的大小相等.一可視為質(zhì)點(diǎn)、比荷為$\frac{q}{m}$=5C/kg的帶正電小球,從y軸上的A(0,0.2m)點(diǎn)以初速度v0水平向右拋出,經(jīng)x軸上的M(0.4m,0)點(diǎn)進(jìn)入第Ⅳ象限,在第Ⅳ象限恰能做勻速圓周運(yùn)動(dòng).不計(jì)空氣阻力,重力加速度g=10m/s2.求:
(1)小球從A點(diǎn)拋出時(shí)的初速度大小v0及場(chǎng)強(qiáng)E1的大。
(2)小球第一次經(jīng)過(guò)y軸負(fù)半軸的坐標(biāo);
(3)小球從A點(diǎn)出發(fā)到第三次經(jīng)過(guò)y軸負(fù)半軸所用的時(shí)間.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

17.等量異種點(diǎn)電荷的連線(xiàn)和中垂線(xiàn)如圖所示,現(xiàn)將一個(gè)帶負(fù)電的檢驗(yàn)電荷先從圖中的a點(diǎn)沿直線(xiàn)移動(dòng)到b點(diǎn),再?gòu)腷點(diǎn)沿直線(xiàn)移動(dòng)到c點(diǎn),則檢驗(yàn)電荷在此全過(guò)程中( 。
A.所受電場(chǎng)力的方向不變B.所受電場(chǎng)力的大小恒定
C.電勢(shì)能一直減小D.電勢(shì)能一直不變

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

4.如圖所示,A、B、C、D為正四面體的四個(gè)頂點(diǎn),A、B、C在同一水平面上,在A 點(diǎn)放置一個(gè)電量為+Q的點(diǎn)電荷,在 B點(diǎn)放置一個(gè)電量為-Q的點(diǎn)電荷.一根光滑絕緣桿沿CD固定,桿上穿有帶電量為+q的小球.讓小球從D點(diǎn)由靜止開(kāi)始沿桿下滑,則關(guān)于小球從D滑到C點(diǎn)的過(guò)程中,下列判斷正確的是( 。
A.電場(chǎng)力先減小后增大B.電場(chǎng)力先做負(fù)功后做正功
C.小球機(jī)械能先增加后減小D.小球做勻加速運(yùn)動(dòng)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

14.質(zhì)量為m的小球,用長(zhǎng)為l的細(xì)線(xiàn)懸掛在O點(diǎn),在O點(diǎn)的正下方$\frac{l}{2}$處有一光滑的釘子P,把小球拉到與釘子P等高的位置,擺線(xiàn)被釘子擋住.如圖讓小球從靜止釋放,當(dāng)小球第一次經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)( 。
A.小球運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速度突然減小B.小球的角速度突然減小
C.小球的向心加速度突然減小D.懸線(xiàn)的拉力突然增大

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

1.如圖所示,豎直放置的兩個(gè)平行金屬板間有勻強(qiáng)電場(chǎng),在兩板之間等高處有兩個(gè)質(zhì)量相同的帶電小球(不計(jì)兩帶電小球之間的電場(chǎng)影響),P小球從緊靠左極板處由靜止開(kāi)始釋放,Q小球從兩極板正中央由靜止開(kāi)始釋放,兩小球沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)都打到右極板上的同一點(diǎn),則從開(kāi)始釋放到打到右極板的過(guò)程中( 。
A.它們的運(yùn)動(dòng)時(shí)間的關(guān)系為tP>tQ
B.它們的電荷量之比為qp:qQ=1:2
C.它們的動(dòng)能增量之比為△EKP:△EKQ=2:1
D.它們的電勢(shì)能減少量之比為△EP:△EQ=4:1

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

18.一列客車(chē)以20m/s的速度勻速行駛,突然發(fā)現(xiàn)前方120m處有一列貨車(chē)正以6m/s的速度同方向勻速前進(jìn),于是客車(chē)緊急剎車(chē),以0.8m/s2的加速度做勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng).試判斷兩車(chē)是否會(huì)相撞,若會(huì)相撞,相撞處離客車(chē)發(fā)現(xiàn)貨車(chē)時(shí)客車(chē)所在處有多遠(yuǎn)?若不會(huì)相撞,求它們的最近距離.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

19.回答下列問(wèn)題:
(1)某同學(xué)在用電火花計(jì)時(shí)器做探究勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)時(shí),下列說(shuō)法正確的是BD.
A.應(yīng)使用6V以下的低壓交流電源
B.使用時(shí)先接通電源,后讓紙帶運(yùn)動(dòng)
C.從紙帶上可以直接得到的物理量有時(shí)間間隔、位移和平均速度
D.每打完一條紙帶要及時(shí)切斷計(jì)時(shí)器的電源
(2)在對(duì)紙帶進(jìn)行處理時(shí),為了計(jì)算加速度,最合理的方法是B.
A.根據(jù)任意兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度用公式算出加速度
B.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出v-t圖,量出其傾角,由公式a=tanα求出加速度
C.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出v-t 圖,由圖線(xiàn)上相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的速度、時(shí)間,用公式算出加速度
D.依次算出通過(guò)連續(xù)兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的加速度,算出平均值作為小車(chē)的加速度.

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