5.如圖1所示,為“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a與鉤碼的質(zhì)量及小車和砝碼的質(zhì)量對(duì)應(yīng)關(guān)系圖.鉤碼的質(zhì)量為m1,小車和砝碼的質(zhì)量為m2,重力加速度為g.

(1)下列說法正確的是D.
A.每次在小車上加減砝碼時(shí),應(yīng)重新平衡摩擦力
B.實(shí)驗(yàn)時(shí)若用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)先釋放小車后接通電源
C.本實(shí)驗(yàn)m2應(yīng)遠(yuǎn)小于m1
D.在用圖象法探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時(shí),應(yīng)作a-$\frac{1}{m_2}$圖象
(2)實(shí)驗(yàn)時(shí),某同學(xué)由于疏忽,遺漏了平衡摩擦力這一步驟,測(cè)得F=m1g,作出a-F圖象,他可能作出圖2中丙 (選填“甲”、“乙”、“丙”)圖線.此圖線的AB段明顯偏離直線,造成此誤差的主要原因是C.
A.小車與軌道之間存在摩擦          B.導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)
C.鉤碼的總質(zhì)量太大                     D.所用小車的質(zhì)量太大
(3)實(shí)驗(yàn)時(shí),某同學(xué)遺漏了平衡摩擦力這一步驟,若軌道水平,他測(cè)量得到的a-$\frac{1}{m_2}$圖象,如圖3.設(shè)圖中直線的斜率為k,在縱軸上的截距為b,則小車與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=$\frac{gk}$,鉤碼的質(zhì)量m1=$\frac{1}{gk}$.
(4)實(shí)驗(yàn)中打出的紙帶如圖4所示.相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間是0.1s,由此可以算出小車運(yùn)動(dòng)的加速度是0.46m/s2

分析 實(shí)驗(yàn)時(shí)需要提前做的工作有兩個(gè):①平衡摩擦力,且每次改變小車質(zhì)量時(shí),不用重新平衡摩擦力,因?yàn)閒=mgsinθ=μmgcosθ,m約掉了.②讓小車的質(zhì)量M遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小盤和重物的質(zhì)量m.如果沒有平衡摩擦力的話,就會(huì)出現(xiàn)當(dāng)有拉力時(shí),物體不動(dòng)的情況.根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論計(jì)算小車運(yùn)動(dòng)的加速度.

解答 解:(1)A、平衡摩擦力,假設(shè)木板傾角為θ,則有:f=mgsinθ=μmgcosθ,m約掉了,
每次在小車上加減砝碼時(shí),故不需要重新平衡摩擦力.故A錯(cuò)誤.
B、實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源后釋放小車,故B錯(cuò)誤.
C、讓小車的質(zhì)量m1遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小盤和重物的質(zhì)量m2,因?yàn)椋弘H上繩子的拉力F=Ma=$\frac{{m}_{1}^{\;}g}{1+\frac{{m}_{1}^{\;}}{{m}_{2}^{\;}}}$,
故應(yīng)該是m1<<m2,故C錯(cuò)誤;
D、F=ma,所以:a=$\frac{F}{m}$,所以在用圖象探究小車的加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí),通常作a-$\frac{1}{{m}_{2}^{\;}}$圖象,故D正確;
故選:D
(2)遺漏了平衡摩擦力這一步驟,就會(huì)出現(xiàn)當(dāng)有拉力時(shí),物體不動(dòng)的情況,說明沒有平衡摩擦力或平衡不夠.故可能作出圖2中丙.
此圖線的AB段明顯偏離直線,造成此誤差的主要原因是砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量太大,沒有遠(yuǎn)小于小車和砝碼的質(zhì)量,
故選:C.
(3)實(shí)驗(yàn)時(shí),某同學(xué)遺漏了平衡摩擦力這一步驟,
根據(jù)牛頓第二定律得:
F-μm2g=m2a
m1g-F=m1a
$\frac{1}{{m}_{2}^{\;}}=\frac{a}{F}+\frac{μg}{F}$
設(shè)圖中直線的斜率為k,在縱軸上的截距為b,
所以k=$\frac{1}{F}$,
$\frac{μg}{F}=b$
解得:μ=$\frac{gk}$,鉤碼的質(zhì)量m1=$\frac{1}{gk}$.
(4)根據(jù)勻變速直線的推論:s4-s1=3aT2
a=$\frac{0.0262-0.0124}{3×0.01}$=0.46m/s2
故答案為:(1)D;(2)丙,C; (3)$\frac{gk}$,$\frac{1}{gk}$(4)0.46

點(diǎn)評(píng) 本題考察的比較綜合,需要學(xué)生對(duì)這一實(shí)驗(yàn)掌握的非常熟,理解的比較深刻才不會(huì)出錯(cuò),知道a-F圖的斜率等于小車質(zhì)量的倒數(shù),難度適中.要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實(shí)驗(yàn)問題的能力,在平時(shí)練習(xí)中要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的理解與應(yīng)用.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

15.如圖所示,水平放置的帶電電容器ab之間有垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),有一束質(zhì)量、速度和電荷量不全相等的離子(重力不計(jì))垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,做直線運(yùn)動(dòng)后,進(jìn)入另一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中并分裂為A、B兩束,下列說法中正確的是( 。
A.組成A、B束的離子都帶負(fù)電
B.組成A、B束的離子質(zhì)量一定不同
C.電容器之間的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外
D.A束離子的比荷($\frac{q}{m}$)大于B束離子的比荷

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

16.如圖a,長(zhǎng)度L=0.8m的光滑桿左端固定一帶正電的點(diǎn)電荷A,其電荷量Q=1.8×10-7C;一質(zhì)量m=0.02kg,帶電量為q的小球B套在桿上.將桿沿水平方向固定于某非均勻外電場(chǎng)中,以桿左端為原點(diǎn),沿桿向右為x軸正方向建立坐標(biāo)系.點(diǎn)電荷A對(duì)小球B的作用力隨B位置x的變化關(guān)系如圖(b)中曲線I所示,小球B所受水平方向的合力隨B位置x的變化關(guān)系如圖(b)中曲線Ⅱ所示,其中曲線Ⅱ在0.16≤x≤0.20和x≥0.40范圍可近似看作直線.求:(靜電力常量k=9×109N•m/C2

(1)小球B所帶電量q;
(2)非均勻外電場(chǎng)在x=0.3m處沿細(xì)桿方向的電場(chǎng)強(qiáng)度大小E;
(3)在合電場(chǎng)中,x=0.4m與x=0.6m之間的電勢(shì)差U.
(4)已知小球在x=0.2m處獲得v=0.4m/s的初速度時(shí),最遠(yuǎn)可以運(yùn)動(dòng)到x=0.4m.若小球在x=0.16m處受到方向向右,大小為0.04N的恒力作用后,由靜止開始運(yùn)動(dòng),為使小球能離開細(xì)桿,恒力作用的最小距離s是多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

13.某組同學(xué)設(shè)計(jì)了“探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m的關(guān)系”實(shí)驗(yàn).圖甲為實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖,A為小車,B為電火花計(jì)時(shí)器,C為裝有細(xì)砂的小桶,D為一端帶有定滑輪的長(zhǎng)方形木板,實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為細(xì)繩對(duì)小車的拉力F等于細(xì)砂和小桶的總重量,小車運(yùn)動(dòng)的加速度a可用紙帶上打出的點(diǎn)求得.

(1)圖乙為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶,已知實(shí)驗(yàn)所用電源的頻率為50Hz.根據(jù)紙帶可求出電火花計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)的速度為1.6m/s,小車的加速度大小為3.2m/s2.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)
(2)在“探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系”時(shí),某同學(xué)按照自己的方案將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中進(jìn)行了標(biāo)注,但尚未完成圖象(如圖丙所示).請(qǐng)繼續(xù)幫助該同學(xué)作出坐標(biāo)系中的圖象.

(3)在“探究加速度a與合力F的關(guān)系”時(shí),該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度a與合力F的圖線如圖丁,該圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn),試分析圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因.答:實(shí)驗(yàn)前沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠.

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

20.正常情況下,空氣是不導(dǎo)電的,但是如果空氣中的電場(chǎng)很強(qiáng),空氣也可以被擊穿,空氣被擊穿時(shí)會(huì)看到電火花或閃電.若觀察到某次閃電的火花長(zhǎng)約100m,且已知空氣的擊穿場(chǎng)強(qiáng)為3×106V/m,那么發(fā)生此次閃電的電勢(shì)差約為多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

10.如圖所示,P為位于某一高度處的質(zhì)量為m的物塊,Q為位于水平地面上的質(zhì)量為M的特殊平板,$\frac{m}{M}$=$\frac{1}{2}$,平板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1.在板的上表面的上方,存在一定厚度的“相互作用區(qū)域”,區(qū)域的上邊界為MN,如圖中劃虛線的部分.當(dāng)物塊P進(jìn)入相互作用區(qū)域時(shí),P、Q之間便有相互作用的恒力F=11mg,其中Q對(duì)P的作用力豎直向上,F(xiàn)對(duì)P的作用使P不與Q的上表面接觸.在水平方向上,P、Q之間沒有相互作用力.已知物塊P開始下落的時(shí)刻,平板Q向右的速度為v0=10m/s,P從開始下落到剛到達(dá)“相互作用區(qū)域”所經(jīng)歷的時(shí)間為t0=1.0s.平板Q足夠長(zhǎng),空氣阻力不計(jì),g取10m/s2.求:
(1)物塊P在相互作用區(qū)域中運(yùn)動(dòng)時(shí)P、Q加速度的大;
(2)從P開始下落至第一次運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)過程中P在相互作用區(qū)域運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t及此過程Q的位移;
(3)從P開始下落至平板Q的速度為零時(shí),P一共回到出發(fā)點(diǎn)幾次?

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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

17.如圖甲所示,某組同學(xué)借用“探究a與F、m之間的定量關(guān)系”的相關(guān)實(shí)驗(yàn)思想、原理及操作,進(jìn)行“研究合外力做功和動(dòng)能變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn):

①為達(dá)到平衡阻力的目的,取下細(xì)繩及托盤,通過調(diào)整墊片的位置,改變長(zhǎng)木板傾斜程度,根據(jù)打出的紙帶判斷小車是否做勻速直線運(yùn)動(dòng).
②連接細(xì)繩及托盤,放入砝碼,通過實(shí)驗(yàn)得到圖乙所示的紙帶.紙帶上O為小車運(yùn)動(dòng)起始時(shí)刻所打的點(diǎn),選取時(shí)間間隔為0.1s的相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G.實(shí)驗(yàn)時(shí)小車所受拉力為0.2N,小車的質(zhì)量為0.2kg.請(qǐng)計(jì)算小車所受合外力做的功W和小車動(dòng)能的變化△Ek,補(bǔ)填表中空格里(結(jié)果保留至小數(shù)點(diǎn)后第四位).
O-BO-CO-DO-EO-F
W/J0.04320.05720.07340.0915
△Ek/J0.04300.05700.07340.0907
分析上述數(shù)據(jù)可知:在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)W=△Ek,與理論推導(dǎo)結(jié)果一致.

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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

14.為了探究物體質(zhì)量一定時(shí)加速度與力的關(guān)系,甲、乙同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置.其中M為帶滑輪的小車的質(zhì)量,m為砂和砂桶的質(zhì)量,m0為滑輪的質(zhì)量.力傳感器可測(cè)出輕繩中的拉力大小.

(1)實(shí)驗(yàn)時(shí),一定要進(jìn)行的操作是BC.
A.用天平測(cè)出砂和砂桶的質(zhì)量
B.將帶滑輪的長(zhǎng)木板右端墊高,以平衡摩擦力
C.小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,先接通電源,再釋放小車,打出一條紙帶,同時(shí)記錄力傳感器的示數(shù)
D.為減小誤差,實(shí)驗(yàn)中一定要保證砂和砂桶的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M.
(2)甲同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中得到如圖2所示的一條紙帶(兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出),已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器采用的是頻率為50Hz的交流電,根據(jù)紙帶可求出小車的加速度為2.00m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字).
(3)甲同學(xué)以力傳感器的示數(shù)F為橫坐標(biāo),加速度a為縱坐標(biāo),畫出如圖3的a-F圖象是一條直線,圖線與橫坐標(biāo)的夾角為θ,求得圖線的斜率為k,則小車的質(zhì)量為C.
A.$\frac{1}{tanθ}$B.$\frac{1}{tanθ}$-m0C.$\frac{2}{k}$-m0D.$\frac{2}{k}$
(4)乙同學(xué)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)做出如圖4所示的a-F圖線,該同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)存在的問題是沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

15.某電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布如圖所示,M、N、P、Q是以O(shè)為圓心的一個(gè)圓周上的四點(diǎn),其中MN為圓的直徑,則(  )
A.一正電荷在O點(diǎn)的電勢(shì)能大于在Q點(diǎn)的電勢(shì)能
B.M點(diǎn)的電勢(shì)與Q點(diǎn)的電勢(shì)一樣高
C.O、M間的電勢(shì)差等于N、O間的電勢(shì)差
D.若將一正試探電荷從N點(diǎn)由靜止釋放,電荷將沿著電場(chǎng)線由N運(yùn)動(dòng)到c

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