精英家教網 > 高中物理 > 題目詳情
18．某物理興趣小組在一次探究活動中，要探究加速度與合力之間的關系．實驗裝置如圖甲所示，先把長木板固定在水平桌面上，右端裝有定滑輪；木板上有一滑塊，其左端與穿過打點計時器的紙帶相連，右端通過跨過定滑輪的細線與托盤連接．打點計時器使用的交流電源的頻率為50Hz．開始實驗時，在托盤中放入適量砝碼，放手后滑塊開始做勻加速直線運動，在紙帶上打出一系列點．

（1）為使托盤與砝碼的重力大小等于滑塊所受合力，實驗之前首先應做的是平衡摩擦力．
（2）圖乙是正確操作后，所得出的一條紙帶的一部分．0、1、2、3、4、5、6是計數點，每相鄰兩計數點間還有4個點（圖中未標出），用刻度尺測量出計數點間的距離如圖乙所示．根據圖中數據計算打計數點1時，滑塊的速度為0.220m/s，滑塊的加速度是0.400m/s2．（保留三位有效數字）

分析 為使繩子拉力為合力，應先平衡摩擦力，繩子拉力近似等于沙和沙桶的重力，應滿足沙和沙桶總質量遠小于滑塊的質量，
紙帶實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度．

解答 解：（1）根據牛頓第二定律可知當沙和沙桶的總質量遠小于滑塊的質量時，繩子拉力才近似等于沙和沙桶的重力，所以沙和沙桶應滿足的實驗條件是沙和沙桶的總質量遠小于滑塊的質量，由受力分析可知，為保證細線拉力為木塊的合外力，首先要做的是平衡摩擦力．
（2）每相鄰兩計數點間還有4個打出的點，所以T=0.1s，
則打第1個計數點時滑塊的速度v1=$\frac{{x}_{02}}{2T}$=$\frac{2.00+2.40}{2×0.1}×1{0}^{-2}$ m/s=0.220 m/s，
根據△x=aT2，有滑塊的加速度a=$\frac{{x}_{36}-{x}_{03}}{9{T}^{2}}$；
代入數據，解得a=$\frac{3.19+3.61+4.01-（2.00+2.40+2.81）}{9×0．{1}^{2}}$×10-2=0.400m/s2．
故答案為：（1）平衡摩擦力；（2）0.220，0.400．

點評 明確實驗原理是解決實驗問題的關鍵，本實驗的關鍵是兩個問題，一個是怎樣才能使滑塊受到的合力是繩子的拉力，再一個是怎樣才能使繩子拉力近似等于小桶的重力；
對于實驗器材的選取一是根據實驗目的進行，二是要進行動手實驗，體會每種器材的作用，記住勻變速直線運動的推論公式△x=aT2，會用該公式求解加速度，基礎題．

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

11．如圖所示，兩輛車在以相同的速度做勻速直線運動，根據圖中信息和所學知識你可以 得出的結論是（　�。�
A．物體重心的位置只與物體的質量分布有關
B．重力的方向總是垂直向下的
C．物體各部分都受重力作用，但可以認為物體各部分所受重力集中于一點
D．力是使物體運動的原因

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：計算題

9．小轎車從高速公路的出口A進入匝道，先勻減速直線通過下坡路段至B點（通過B點前后速率不變），再勻速率通過水平圓弧路段至C點，最后從C點沿平直路段勻減速到收費站D點停下．已知轎車在A點的速度v0=72km/h，AB長L1=75m；BC段為半徑R=20m的四分之一水平圓弧段，輪胎與BC段路面間的動摩擦因數μ=0.5，最大靜摩擦力可認為等于滑動摩擦力，CD段為平直路段長L2=50m，重力加速度g取l0m/s2．求：
（1）若轎車到達B點速度剛好為v=36km/h，求轎車在AB下坡段的加速度的大�。�
（2）轎車A點到D點全程的最短時間．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：實驗題

6．像打點計時器一樣，光電計時器也是研究物體運動情況的常見計時儀器，其結構如圖甲所示a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置．當有物體從a、b間通過時，光電計時器就可以顯示物體的擋光時間．現利用圖乙所示裝置設計一個“探究物體運動的加速度與合外力、質量關系的實驗，圖中NQ是水平桌面、PQ是一端帶有滑輪的長木板，1、2是固定在木板上的兩個光電門（與之連接的兩上光電計時器沒有畫出）．小車上固定著用于擋光的窄片K，讓小車從木板的頂端滑下，光電門各自連接的計時器顯示窄片K的擋光時間分別為t1和t2．

（1）用游標卡尺測量窄片K的寬度d（已知l＞＞d），光電門1，2各自連接的計時器顯示的擋光時間分別為t1、t2．則窄片K通過光電門1的速度表達式v1=$\fracsj9phdt{{t}_{1}}$．
（2）用米尺測量兩光電門間距為l，則小車的加速度表達式a=$\frac{5bh49pw^{2}（{t}_{1}^{2}-{t}_{2}^{2}）}{2l{t}_{1}^{2}{t}_{2}^{2}}$．
（3）該實驗中，為了把砂和砂桶拉車的力當作小車受的合外力，就必須平衡小車受到的摩擦力，正確的做法是不掛砂和砂桶，調節(jié)長木板的傾角，輕推小車讓其下滑，直至兩個光電門的讀數相等為止．
（4）實驗中，有位同學通過測量，把砂和砂桶的重力當作小車的合外力F，作出a-F圖線，如圖丙中的實線所示．試分析：圖線不通過坐標原點O的原因是平衡摩擦力時木板傾角太大；曲線上部彎曲的原因沒有滿足小車質量遠大于砂和砂桶的質量．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

13．如圖所示為糧袋的傳送裝置，已知AB間長度為L，傳送帶與水平方向的夾角為θ，工作時其運行速度為v，糧袋與傳送帶間的動摩擦因數為μ，正常工作時工人在A點將糧袋放到運行中的傳送帶上，關于糧袋從A到B的運動，以下說法正確的是（設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力）（　　）
A．糧袋到達B點的速度與v比較，可能大，也可能相等或小
B．糧袋開始運動的加速度為g（sin θ-μcos θ），若L足夠大，則以后將一定以速度v做勻速運動
C．若μ≥tan θ，則糧袋從A到B一定是一直做加速運動
D．不論μ大小如何，糧袋從A到B一直做勻加速運動，且a＞gsin θ

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

3．“控制變量法”是物理中常用的探索問題和分析解決問題的科學方法之一．在探究加速度與力、質量的關系的實驗中，我們就用到了“控制變量法”．下列說法中，你認為符合實際的是（　�。�
A．通過同時改變小車的質量m及受到的拉力F的研究，能歸納出加速度、力、質量三者之間的關系
B．通過保持小車的質量不變，只改變小車的拉力的研究，就可以歸納出加速度、力、質量三者之間的關系
C．通過保持小車受力不變，只改變小車質量的研究，就可以得出加速度、力、質量三者之間的關系
D．先保持改變小車質量不變，研究加速度與力的關系；再保持改變力不變，研究加速度與質量的關系，最后歸納出加速度、力、質量三者之間的關系

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：實驗題

10．利用如圖1所示的實驗裝置，可以探究“加速度與質量、受力的關系”． 實驗時，首先調整墊木的位置，使小車不掛配重時能在傾斜長木板上做勻速直線運動，以平衡小車運動過程中所受的摩擦力．再把細線系在小車上，繞過定滑輪與配重連接．調節(jié)滑輪的高度，使細線與長木板平行．在接下來的實驗中，各組情況有所不同．

（1）甲組同學的實驗過程如下：
①保持小車質量一定，通過改變配重片數量來改變小車受到的拉力．改變配重片數量一次，利用打點計時器打出一條紙帶．重復實驗，得到5條紙帶和5個相應配重的重量．
②圖2是其中一條紙帶的一部分，A、B、C為3個相鄰計數點，每兩個相鄰計數點之間還有4個實際打點沒有畫出．通過對紙帶的測量，可知A、B間的距離為2.30cm，B、C間的距離為2.70cm．已知打點計時器的打點周期為0.02s，則小車運動的加速度大小為0.40m/s2．
③分析紙帶，求出小車運動的5個加速度a．用相應配重的重量作為小車所受的拉力大小F，畫出小車運動的加速度a與小車所受拉力F之間的a-F圖象，如圖3所示．由圖象可知小車的質量約為0.30kg（結果保留兩位有效數字）．
（2）乙組同學的實驗過程如下：
①用5個質量均為50g的鉤碼作為配重進行實驗．
②將鉤碼全部掛上進行實驗，打出紙帶．
③從配重處取下一個鉤碼放到小車里，打出紙帶．
④重復③的實驗，共得到5條紙帶．
⑤分析紙帶，得出實驗數據，畫出小車加速度與懸掛鉤碼所受重力的之間a-F圖象．
乙組同學在實驗基礎上進行了一些思考，提出以下觀點，你認為其中正確的是BD．
A．若繼續(xù)增加懸掛鉤碼的數量，小車加速度可以大于當地的重力加速度
B．根據a-F圖象，可以計算出小車的質量
C．只有當小車質量遠大于懸掛鉤碼的質量時，a-F圖象才近似為一條直線
D．無論小車質量是否遠大于懸掛鉤碼的質量，a-F圖象都是一條直線．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：實驗題

7．在“驗證牛頓運動定律”的實驗中，采用如圖1所示的實驗裝置，小車及車中砝碼的總質量用M表示，所掛鉤碼的總質量用m表示，小車的加速度a可由打點計時器在紙帶上的打點信息測量并計算出來．

（1）當M與m的大小關系滿足M＞＞m時，才可以近似認為繩對小車的拉力大小等于所掛砝碼的重力mg．
（2）在探究加速度與質量的關系時，保持鉤碼的質量m一定，改變小車及車中砝碼的總質量M，測出相應的加速度．如果采用圖象法處理數據，為了比較直觀地反映加速度a與質量M的關系，應該畫出a與$\frac{1}{M}$的圖象．
（3）在探究加速度a與合力F的關系時，甲同學根據測量數據做出的a-F圖線如圖2中（A）所示，說明實驗中存在的主要問題是：平衡摩擦力過大．
（4）乙、丙同學用同一裝置做實驗，畫出了各自得到的a-F圖線，如圖2中（B）所示，兩個同學做實驗時取值不同的物理量是：M；（選填“m”或“M”）
（5）圖3給出的是實驗中獲取的一條紙帶的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是計數點，每相鄰兩計數點間還有4個打點（圖中未標出），測得計數點間的距離如圖所示．根據圖中數據計算加速度a=0.496m/s2．（保留三位有效數字）

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

8．趙明明同學家住在偏遠的農村山區(qū)，假期在家他觀察到這樣一種現象，晚上天剛黑時，家里的電燈較暗，當到半夜三更起來上廁所打開電燈，發(fā)現較亮．后來觀察發(fā)現，他家所在位置離村莊變壓器較遠，若變壓器的輸入電壓一定，下列關于電燈亮暗的分析正確的是（　�。�
A．天剛黑時，變壓器的輸出電流較大
B．天剛黑時，變壓器的輸出電壓較小
C．天剛黑時，變壓器的輸入功率較小
D．天剛黑與半夜三更相比，變壓器的輸入功率相等

查看答案和解析>>

同步練習冊答案