15.要測量兩個質(zhì)量不等的沙袋的質(zhì)量,由于沒有直接的測量工具,某實驗小組選用下列器材:輕質(zhì)定滑輪(質(zhì)量和摩擦可忽略)、砝碼一套(總質(zhì)量m=0.5kg)、細(xì)線、刻度尺、秒表.他們根據(jù)已學(xué)過的物理學(xué)知識,改變實驗條件進(jìn)行多次測量,選擇合適的變量得到線性關(guān)系,作出圖線并根據(jù)圖線的斜率和截距求出沙袋的質(zhì)量.請完成下列步驟.
(1)實驗裝置如圖所示,設(shè)右邊沙袋A的質(zhì)量分別為m1,左邊沙袋B的質(zhì)量為m2;
(2)取出質(zhì)量為m′的砝碼放在右邊沙袋中,剩余砝碼都放在左邊沙袋中,發(fā)現(xiàn)A下降,B上升;(左右兩側(cè)砝碼的總質(zhì)量始終不變)
(3)用刻度尺測出A從靜止下降的距離h,用秒表測出A下降所用的時間t,則可知A的加速度大小a=$\frac{2h}{{t}_{\;}^{2}}$;
(4)改變m′,測量相應(yīng)的加速度a,得到多組m′及a的數(shù)據(jù),作出a-m′(選填“a-m′”或“a-$\frac{1}{m′}$”)圖線.

分析 質(zhì)量為m1的沙袋從靜止開始下降做勻加速直線運動,根據(jù)下降的距離h和時間,由位移公式求出其加速度;根據(jù)牛頓第二定律對m2、m1分別研究,得出m′與a的關(guān)系式

解答 解:(3)根據(jù)勻變速直線運動的位移時間公式得,h=$\frac{1}{2}a{t}_{\;}^{2}$,
解得a=$\frac{2h}{{t}_{\;}^{2}}$.
(4)根據(jù)牛頓第二定律得:
對m1及砝碼:(m1+m′)g-T=(m1+m′)a
對m2及砝碼:T-(m2+m-m′)g=(m2+m-m′)a
聯(lián)立解得:a=$\frac{{m}_{1}^{\;}-{m}_{2}^{\;}-m}{{m}_{1}^{\;}+{m}_{2}^{\;}+m}$g+$\frac{2m′g}{{m}_{1}^{\;}+{m}_{2}^{\;}+m}$.
根據(jù)數(shù)學(xué)知識得知:作“a-m′”圖線
故答案為:(3)$\frac{2h}{{t}_{\;}^{2}}$      (2)a-m′

點評 本題是加速度不同的連接體問題,運用隔離法研究加速度,得到a與△m的關(guān)系式,再根據(jù)圖線的數(shù)學(xué)意義求解兩個沙袋的質(zhì)量.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

10.一質(zhì)點做速度逐漸增大的勻加速直線運動,在時間間隔t內(nèi)位移為x,速度變?yōu)樵瓉淼?倍.該質(zhì)點的加速度為( 。
A.$\frac{x}{{t}^{2}}$B.$\frac{2x}{{t}^{2}}$C.$\frac{4x}{{t}^{2}}$D.$\frac{8x}{{t}^{2}}$

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

11.某中學(xué)正在舉行班級對抗賽,張明明同學(xué)是短跑運動員,在百米競賽中,測得他在5s末的速度為10.4m/s,10s末到達(dá)終點的速度為10.2m/s,則他在全程中的平均速度為10m/s.

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

3.如圖所示為兩電阻R1和R2的伏安特性曲線.若在兩電阻兩端加相同的電壓,關(guān)于它們的電阻值及電流比較,下列說法正確的是( 。
A.電阻R1的阻值較大B.電阻R2的阻值較大
C.電阻R1的電流較大D.電阻R2的電流較大

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

10.在場強為E的水平方向的勻強電場中,有一質(zhì)量不計的輕桿,可繞桿的一端O自由轉(zhuǎn)動,另一端連一質(zhì)量為m的帶正電的小球,把桿拉成水平后由靜止釋放(如圖).若小球達(dá)到最低位置時速度恰好為零,則小球所帶的電量是$\frac{mg}{E}$.

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

20.在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗中,采用如圖1所示的實驗裝置,小車及車中砝碼的質(zhì)量用M表示,盤及盤中砝碼的質(zhì)量用m表示,小車的加速度可由小車后拖動的紙帶打上的點計算出.

(1)當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足M>>m時,才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于盤及盤中砝碼的重力.
(2)一組同學(xué)在做加速度與質(zhì)量的關(guān)系實驗時,保持盤及盤中砝碼的質(zhì)量一定,改變小車及車中砝碼的質(zhì)量,測出相應(yīng)的加速度,采用圖象法處理數(shù)據(jù).為了比較容易地觀測加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系,應(yīng)該作a與$\frac{1}{M}$的圖象.
(3)乙、丙同學(xué)用同一裝置做實驗,畫出了各自得到的a-$\frac{1}{M}$ 圖線如圖2所示,兩個同學(xué)做實驗時的哪一個物理量取值不同?小車及車上的砝碼的總質(zhì)量不同
(4)另一組的幾名同學(xué)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中,當(dāng)物體的質(zhì)量一定時,分別根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出了不同的實驗圖象,如圖3所示,下列說法中正確的是AD
A.形成圖甲的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過大
B.形成圖乙的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過小
C.形成圖丙的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過大
D.形成圖丁的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過小.

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

7.光滑水平面上有一質(zhì)量為m=2kg的小球,小球與水平輕彈簧及豎直方向成θ=45°角的不可伸長的輕繩一端相連,如圖所示,此時小球處于靜止平衡狀態(tài),且水平面對小球的彈力恰好為零.取g=10m/s2,以下說法正確的是( 。
A.若剪斷輕繩,則剪斷的瞬間輕彈簧的彈力大小為20N
B.若剪斷輕繩,則剪斷的瞬間小球的加速度大小為0
C.若剪斷彈簧,則剪斷的瞬間小球的加速度大小為0
D.若剪斷彈簧,則剪斷的瞬間小球的加速度大小為10 m/s2,方向向右

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

4.電磁彈射是采用電磁的能量來推動被彈射物體向外運動的新型技術(shù),是我國最新研究的重大科技成果.其工作原理可簡化為下述模型.如圖所示,一為長為L=1m、電阻為R=2Ω的正方形單匝金屬線框abcd放在絕緣的光滑水平面上,線框所在處存在一個豎直向上的勻強磁場,虛線MN為磁場的左邊界,線框的ab邊處在磁場外側(cè)緊靠MN處.t=0時起磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化規(guī)律是B=2+0.4t(T),空氣阻力忽略不計.試求:
(1)t=0時刻,線框中產(chǎn)生磁感應(yīng)電流的大小和方向;
(2)線框在磁場力的作用下從磁場中穿出的過程中,通過導(dǎo)線截面的電荷量q;
(3)若用相同的金屬線繞制相同大小的n匝線框,在線框上固定一負(fù)載物,證明:載物線框匝數(shù)越多,t=0時刻線框加速度越大.

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

5.某班級同學(xué)用如圖1所示的裝置驗證加速度a和力F、質(zhì)量m的關(guān)系.

甲、乙兩輛小車放在傾斜軌道上,小車甲上固定一個力傳感器,小車乙上固定一個加速度傳感器(可以測量乙在任意時刻的加速度大。,力傳感器和小車乙之間用一根不可伸長的細(xì)線連接,在彈簧拉力的作用下兩輛小車一起開始運動,利用兩個傳感器可以采集記錄同一時刻小車乙受到的拉力和加速度的大小.
(1)下列關(guān)于實驗裝置和操作的說法中正確的是BD
A.軌道傾斜是為了平衡小車甲受到的摩擦力
B.軌道傾斜是為了平衡小車乙受到的摩擦力
C.實驗中,在小車乙向下運動的過程中均可采集數(shù)據(jù)
D.實驗中,只能在小車乙加速運動的過程中采集數(shù)據(jù)
(2)四個實驗小組選用的小車乙(含加速度傳感器)的質(zhì)量分別為m1=0.5kg、m2=1.0kg、m3=1.5kg和m4=2.0kg,其中有三個小組已經(jīng)完成了a-F圖象,如圖2所示.最后一個小組的實驗數(shù)據(jù)如表所示,請在圖中完成該組的a-F圖線.
實驗次數(shù)123456
拉力F(N)24.520.017.512.08.14.8
加速度a(m/s216.313.311.78.05.43.2
(3)在驗證了a和F的關(guān)系后,為了進(jìn)一步驗證a和m的關(guān)系,可直接利用圖中的四條圖線收集數(shù)據(jù),然后作圖.請寫出具體的做法:
①如何收集數(shù)據(jù)?在a-F圖線上作一條垂直于橫軸的直線(即F相同),記錄下與四條圖線的交點縱坐標(biāo)a,分別與各圖線對應(yīng)的m組成四組數(shù)據(jù);
②為了更直觀地驗證a和m的關(guān)系,建立的坐標(biāo)系應(yīng)以加速度a為縱軸,以質(zhì)量的倒數(shù)$\frac{1}{m}$為橫軸.

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