3.在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)使用了如圖(1)所示的裝置,計(jì)時(shí)器打點(diǎn)頻率為50Hz.

(1)該同學(xué)得到一條紙帶,在紙帶上取連續(xù)的六個(gè)點(diǎn),如圖(b)所示,自A點(diǎn)起,相鄰兩點(diǎn)間的距離分別為10.0mm、12.0mm、14.0mm、16.0mm、18.0mm,則打E點(diǎn)時(shí)小車的速度為0.85m/s,小車的加速度為5m/s2
(2)該同學(xué)要探究小車的加速度a和質(zhì)量M的關(guān)系,應(yīng)該保持拉力F恒定不變;若該同學(xué)要探究加速度a和拉力F的關(guān)系,應(yīng)該保持小車質(zhì)量M恒定不變.
(3)該同學(xué)通過數(shù)據(jù)的處理作出了a-F圖象,如圖(c)所示,則
①圖中的直線不過原點(diǎn)的原因是平衡摩擦力過度.
②此圖中直線發(fā)生彎曲的原因是不滿足m<<M.

分析 該實(shí)驗(yàn)是探究加速度與力、質(zhì)量的三者關(guān)系,研究三者關(guān)系必須運(yùn)用控制變量法.
紙帶法實(shí)驗(yàn)中,若紙帶勻變速直線運(yùn)動,測得紙帶上的點(diǎn)間距,利用勻變速直線運(yùn)動的兩個(gè)推論,可計(jì)算出打出某點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動的瞬時(shí)速度和加速度.
平衡摩擦力時(shí),是重力沿木板方向的分力等于摩擦力,由圖象可知,還沒有掛重物時(shí),小車已經(jīng)產(chǎn)生了加速度,由此可知圖象不過原點(diǎn)的原因.

解答 解:(1)利用勻變速直線運(yùn)動的推論得出:
vE=$\frac{{x}_{DF}}{2T}$=$\frac{16.0+18.0}{2×0.02}×1{0}^{-2}$ m/s=0.85m/s
小車的加速度為a=$\frac{△x}{{T}^{2}}$=$\frac{12.0-10.0}{0.0{2}^{2}}×1{0}^{-2}$ m/s2=5m/s2
(2)該同學(xué)要探究小車的加速度a和質(zhì)量M的關(guān)系,應(yīng)該保持細(xì)線對車的拉力F不變;若該同學(xué)要探究加速度a和拉力F的關(guān)系,應(yīng)該保持小車的質(zhì)量M不變.
(3)圖中當(dāng)F=0時(shí),a≠0.也就是說當(dāng)繩子上沒有拉力時(shí),小車的加速度不為0,說明小車的摩擦力小于重力的分力,所以原因是實(shí)驗(yàn)前木板右端墊得過高.
設(shè)小車的加速度為a,繩子拉力為F,以砂和砂桶為研究對象得:
mg-F=ma
以小車為研究對象F=Ma
解得:a=$\frac{mg}{M+m}$
故:F=Ma=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$
所以要使得繩子拉力等于砂和砂桶的重力大小,必有m<<M,
而不滿足m<<M時(shí),隨m的增大物體的加速度a逐漸減小.
故圖象彎曲的原因是:未滿足砂和砂桶質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量.
故答案為:(1)0.85;5;(2)拉力F恒定;小車質(zhì)量M恒定;(3)平衡摩擦力過度,不滿足m<<M.

點(diǎn)評 實(shí)驗(yàn)問題需要結(jié)合物理規(guī)律去解決.
對于實(shí)驗(yàn)我們要清楚每一項(xiàng)操作存在的理由.其中平衡摩擦力的原因以及做法在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)當(dāng)清楚.
數(shù)據(jù)處理時(shí)注意單位的換算.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

13.如圖所示,水平地面上方分布著水平向右的勻強(qiáng)電場,一“L”形的絕緣硬質(zhì)管豎直固定在勻強(qiáng)電場中.管的水平部分長為l1=0.2m,離水平地面的距離為h=5.0m,豎直部分長為l2=0.1m.一帶正電的小球從管的上端口A由靜止釋放,小球與管間摩擦不計(jì)且小球通過管的彎曲部分 (長度極短可不計(jì))時(shí)沒有能量損失,小球在電場中受到的電場力大小為重力的一半.求:
(1)小球運(yùn)動到管口B時(shí)的速度大小;
(2)小球著地點(diǎn)與管的下端口B的水平距離.(g取10m/s2

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

14.如圖所示,平行直線為勻強(qiáng)電場中的一組電場線,由一個(gè)電荷量q=2×10-2C的正電荷僅受靜電力的作用由A點(diǎn)沿曲線運(yùn)動到B點(diǎn),虛線①②是其可能運(yùn)動的軌跡,已知這個(gè)運(yùn)動過程中電荷的動能減少了2J,設(shè)B點(diǎn)電勢為零,則以下說法中正確的是( 。
A.電場強(qiáng)度方向向左B.電荷沿軌跡②運(yùn)動
C.A點(diǎn)的電勢為100 VD.電荷在A點(diǎn)的電勢能為2 J

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

11.如圖所示,MN是兩塊豎直放置的帶電平行板,板內(nèi)有水平向左的勻強(qiáng)電場,PQ是光滑絕緣的水平滑槽,滑槽從N板中間穿入電場.a(chǎn)、b為兩個(gè)帶等量正電荷的相同小球,兩球之間用絕緣水平輕桿固連,輕桿長為兩板間距的$\frac{1}{3}$,桿長L遠(yuǎn)大于球的半徑,開始時(shí)從外面用絕緣輕繩拉著b球使a球靠近M板但不接觸.現(xiàn)對輕繩施以沿桿方向的水平恒力拉著b球和a球由靜止向右運(yùn)動,當(dāng)b球剛從小孔離開電場時(shí),撤去拉力,之后a球也恰好能離開電場.求運(yùn)動過程中b球離開電場前和離開電場后(a球還在電場中)輕桿中的彈力之比.不計(jì)兩球間庫侖力,球視為點(diǎn)電荷.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:填空題

18.空間有三點(diǎn)A、B和C位于直角三角形的三個(gè)頂點(diǎn),且$\overline{AB}$=4cm,$\overline{BC}$=3cm.現(xiàn)將點(diǎn)電荷QA和QB放在A、B兩點(diǎn),測得C點(diǎn)的場強(qiáng)為EC=30V/m,方向如圖.如果撤掉QA,C點(diǎn)場強(qiáng)的大小為22.5V/m,QB所帶電荷量為$2.25×1{0}_{\;}^{-12}C$.(已知靜電力常量k=9.0×109 N•m2/C2

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

8.下列哪組力作用在物體上不可能使物體做勻速直線運(yùn)動( 。
A.1 N,3 N,4 NB.2 N,5 N,5 NC.3 N,5 N,9 ND.3 N,7 N,9 N

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

15.一位同學(xué)去天安門廣場觀看升旗儀式.如圖所示,他從西四(圖中A位置)出發(fā),沿西四南大街向南走到西單(圖中B位置),然后沿西長安街向東到達(dá)天安門廣場(圖中C位置).他利用網(wǎng)絡(luò)地圖的測距功能測得:A、B間的距離約為1.9km,B、C間的距離約為2.0km,A、C間的距離約為2.7km.由以上信息可知,他從西四到天安門廣場的位移大小約為( 。
A.2.7 kmB.3.9 kmC.4.7 kmD.6.6 km

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

12.設(shè)雨點(diǎn)下落過程中受到的空氣阻力與雨點(diǎn)下落的速度v的平方成正比,即f=kv2(其中k為比例系數(shù)).雨點(diǎn)到達(dá)地面前已經(jīng)做勻速直線運(yùn)動,重力加速度為g,設(shè)雨點(diǎn)的質(zhì)量為m,求:
(1)雨點(diǎn)最終的運(yùn)動速度vm
(2)雨點(diǎn)的速度達(dá)到$\frac{{v}_{m}}{2}$時(shí),雨點(diǎn)的加速度a為多大?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

13.下列各組物理量中,均屬于矢量的一組是( 。
A.位移、時(shí)間、加速度B.位移、速率、力
C.路程、速率、加速度D.位移、加速度、力

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案