如圖一所示是某同學(xué)探究小車(chē)加速度與力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置,他將光電門(mén)固定在水平軌道上的B點(diǎn),用不同重物通過(guò)細(xì)線拉同一小車(chē),每次小車(chē)都從同一位置A由靜止釋放.
(1)若用游標(biāo)卡尺測(cè)出遮光條的寬度d,實(shí)驗(yàn)時(shí)將小車(chē)從圖二所示位置由靜止釋放,由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間△t,則小車(chē)經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的速度為v=
d
△t
d
△t

(2)實(shí)驗(yàn)中可近似認(rèn)為細(xì)線對(duì)小車(chē)的拉力與重物重力大小相等,則重物的質(zhì)量m與小車(chē)的質(zhì)量M間應(yīng)滿(mǎn)足的關(guān)系為
m遠(yuǎn)小于M
m遠(yuǎn)小于M
;
(3)測(cè)出多組重物的質(zhì)量m和對(duì)應(yīng)遮光條通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間△t,通過(guò)描點(diǎn)作出線性圖象,研究小車(chē)加速度與力的關(guān)系.處理數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)作出
D
D
圖象.
A.△t-m    B.△t2-m  C.
1
△t
-m
    D.
1
t2
-m

(4)某同學(xué)在(3)中作出的線性圖象不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn),其原因是
沒(méi)有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足
沒(méi)有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足
?
分析:(1)小車(chē)經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的速度等于遮光條的寬度除以時(shí)間;
(2)為使繩子的拉力等于重物的重力,M應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于m;
(3)由題意可知,該實(shí)驗(yàn)中保持小車(chē)質(zhì)量M不變,因此有:v2=2as,a=
v2
2s
=
(
d
△t
)
2
2s
=
d2
2s(△t)2
,而a=
F
M
=
mg
M
,所以
1
(△t)2
=
2gs
d2M
m
;
(4)由圖可知開(kāi)始有外力時(shí),而小車(chē)的加速度為零,說(shuō)明操作過(guò)程中沒(méi)有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足.
解答:解:(1)勻加速直線運(yùn)動(dòng)中可以用平拋速度代替瞬時(shí)速度,所以小車(chē)經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的速度為v=
d
△t
;
(2)該實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象是小車(chē),采用控制變量法研究.當(dāng)質(zhì)量一定時(shí),研究小車(chē)的加速度和小車(chē)所受合力的關(guān)系.那么小車(chē)的合力怎么改變和測(cè)量呢?為消除摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響,可以把木板D的左端適當(dāng)墊高,以使小車(chē)的重力沿斜面分力和摩擦力抵消,那么小車(chē)的合力就是繩子的拉力.
根據(jù)牛頓第二定律得:
對(duì)m:mg-F=ma
對(duì)M:F=Ma
解得:F=
mMg
m+M
=
mg
1+
m
M

當(dāng)M>>m時(shí),即當(dāng)重物重力要遠(yuǎn)小于小車(chē)的重力,繩子的拉力近似等于重物的總重力.
(3)由題意可知,該實(shí)驗(yàn)中保持小車(chē)質(zhì)量M不變,因此有:v2=2as,a=
v2
2s
=
(
d
△t
)
2
2s
=
d2
2s(△t)2
,而a=
F
M
=
mg
M
,所以
1
(△t)2
=
2gs
d2M
m
;
所以要畫(huà)出
1
t2
-m

故選D
(4)開(kāi)始當(dāng)小車(chē)掛上重物時(shí),加速度卻為零,線性圖象不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn),故導(dǎo)致圖象不過(guò)原點(diǎn)的原因是木板傾角偏小.即說(shuō)明操作過(guò)程中沒(méi)有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足.
故答案為:(1)
d
△t
    (2)m遠(yuǎn)小于M   (3)D  (4)沒(méi)有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足.
點(diǎn)評(píng):本實(shí)驗(yàn)與教材中的實(shí)驗(yàn)有所不同,但是根據(jù)所學(xué)物理知識(shí),明確了實(shí)驗(yàn)原理,即可正確解答.
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:

我國(guó)發(fā)射的“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星,實(shí)現(xiàn)了國(guó)人百年奔月的夢(mèng)想.
(1)如圖1是某同學(xué)對(duì)“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星繞月運(yùn)行的可能軌道的猜想,其中不可能實(shí)現(xiàn)的是哪個(gè)圖對(duì)應(yīng)的軌道,你的理由是什么?

(2)如果宇航員在月球表面上,測(cè)出小物塊自由下落h高度所用的時(shí)間為t;測(cè)出繞月衛(wèi)星在靠近月球表面圓軌道上飛行時(shí)的周期是T,已知萬(wàn)有引力常量為G.請(qǐng)你用上述各量推導(dǎo)出月球質(zhì)量的表達(dá)式.
(3)某學(xué)校物理興趣小組研究“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星的發(fā)射和運(yùn)行情況時(shí)猜想:衛(wèi)星要把拍攝到的各種圖片信息,持續(xù)不斷地用微波發(fā)回地面時(shí),由于月球的遮擋,在地球上總有一段時(shí)間接收不到衛(wèi)星發(fā)來(lái)的微波信號(hào).為了驗(yàn)證自己的猜想,他們?cè)O(shè)計(jì)了如圖2所示的電腦模擬實(shí)驗(yàn):固定地球和月球模型,讓衛(wèi)星繞月旋轉(zhuǎn),在地球上安裝微波接收器,證實(shí)了他們的猜想是正確的.
在實(shí)驗(yàn)中他們?cè)O(shè)計(jì)和測(cè)量的各類(lèi)數(shù)據(jù)是:地球、月球和衛(wèi)星的質(zhì)量分別為m、m和m衛(wèi),衛(wèi)星繞月球運(yùn)行的周期為T(mén),軌道半徑為r衛(wèi)=2r,地球和月球的半徑分別為r=3r和r=r,地球與月球之間的質(zhì)心距離為L(zhǎng)=180r.請(qǐng)你求出:在這個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)中,衛(wèi)星繞月球運(yùn)行一個(gè)周期的時(shí)間內(nèi),地球不能接收到衛(wèi)星發(fā)射的微波信號(hào)的時(shí)間(萬(wàn)有引力恒量為G,cos89°=
190
).

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

在探究物體的加速度a與物體所受外力F、物體質(zhì)量M間的關(guān)系時(shí),采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置,小車(chē)及車(chē)中的砝碼質(zhì)量用M表示,盤(pán)及盤(pán)中的砝碼質(zhì)量用m表示.
精英家教網(wǎng)
(1)當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿(mǎn)足
 
時(shí),才可以認(rèn)為繩子對(duì)小車(chē)的拉力大小等于盤(pán)和砝碼的重力.
(2)某一組同學(xué)先保持盤(pán)及盤(pán)中的砝碼質(zhì)量m一定來(lái)做實(shí)驗(yàn),其具體操作步驟如下,以下做法正確的是
 

A.平衡摩擦力時(shí),應(yīng)將盤(pán)及盤(pán)中的砝碼用細(xì)繩通過(guò)定滑輪系在小車(chē)上
B.每次改變小車(chē)的質(zhì)量時(shí),不需要重新平衡摩擦力
C.實(shí)驗(yàn)時(shí),先放開(kāi)小車(chē),再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源
D.用天平測(cè)出m以及小車(chē)質(zhì)量M,小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度可直接用公式a=
mgM
求出
(3)另兩組同學(xué)保持小車(chē)及車(chē)中的砝碼質(zhì)量M一定,探  究加速度a與所受外力F的關(guān)系,由于他們操作不當(dāng),這兩組同學(xué)得到的a-F關(guān)系圖象分別如圖1和圖2所示,其原因分別是:
圖1:
 

圖2:
 

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:閱讀理解

(2008?黃岡一模)(1)如圖1是“用描跡法畫(huà)出電場(chǎng)中平面上的等勢(shì)線”的實(shí)驗(yàn)示意圖,電極A接電源負(fù)極,電極B接電源正極,a、b、c、d、e是五個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn).當(dāng)電流從“+”接線柱流人電流表時(shí),指針向“+”接線柱一側(cè)偏轉(zhuǎn);當(dāng)電流從“-”接線柱流人電流表時(shí),指針向“-”接線柱一側(cè)偏轉(zhuǎn)在實(shí)驗(yàn)時(shí),探針I(yè)接觸基準(zhǔn)點(diǎn)d,另一探針Ⅱ接觸探測(cè)點(diǎn)p(pd連線垂直于AB連線),靈敏電流計(jì)指針向“-”接線柱一側(cè)偏轉(zhuǎn),為盡快探測(cè)到與d點(diǎn)電勢(shì)相等的點(diǎn),探針Ⅱ由p點(diǎn)
D
D

A.向上移動(dòng)    B.向下移動(dòng)    C.向左移動(dòng)    D.向右移動(dòng)

(2)某同學(xué)看到一只鳥(niǎo)落在樹(shù)枝上的P處時(shí),鳥(niǎo)隨樹(shù)枝上下振動(dòng).該同學(xué)用秒表測(cè)出完成30次全振動(dòng)所用的時(shí)間為34.0s,他猜想一定次數(shù)的振動(dòng)時(shí)間可能與鳥(niǎo)的質(zhì)量成正比,也許利用這一猜想可以測(cè)出鳥(niǎo)的質(zhì)量.于是他想通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證這種猜想井算出這只鳥(niǎo)的質(zhì)量該同學(xué)采用了如下方法進(jìn)行探究:在如圖2所示的樹(shù)枝上的P處懸掛不同質(zhì)量的砝碼,并分別測(cè)出砝碼30次全振動(dòng)所用的時(shí)間,測(cè)量數(shù)據(jù)記錄如下表
砝碼質(zhì)量m/g 100 200 300 400 500
時(shí)間t/s 21.2 30.0 36.7 42.4 47.4
此同學(xué)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)作出了m-t圖象如圖所示

下面請(qǐng)你來(lái)幫助他完成實(shí)驗(yàn)任務(wù),并回答相關(guān)問(wèn)題:
①根據(jù)這位同學(xué)作出的m-t圖象可知,他的猜想是否正確?
不正確
不正確
(填“正確”或“不正確”)
②觀察這位同學(xué)作出的m-t圖線形狀及走勢(shì),提出你對(duì)振動(dòng)時(shí)間t與砝碼質(zhì)量m間關(guān)系的假設(shè),并通過(guò)列表作出相應(yīng)的圖象,得出結(jié)論,寫(xiě)出t與m間的關(guān)系式.
如果在計(jì)算或作圖時(shí)需要,可參考下面的根式表:
m 100 200 300 400 500
m
10.0 14.1 17.3 20.0 22.4
 3
m
4.6 5.8 6.7 7.4 7.9
假設(shè):
t∝
m
或 砝碼的質(zhì)量與時(shí)間的平方成正比
t∝
m
或 砝碼的質(zhì)量與時(shí)間的平方成正比

列表:
m
/
g
m
/
g
10.0
10.0
14.1
14.1
17.3
17.3
20.0
20.0
22.4
22.4
時(shí)間t/s
時(shí)間t/s
21.2
21.2
30.0
30.0
36.7
36.7
42.4
42.4
47.4
47.4
作圖:(畫(huà)在答題卡的坐標(biāo)紙上)
結(jié)論:
圖象是一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線,說(shuō)明砝碼做30次全振動(dòng)的時(shí)間與其質(zhì)量的平方根成正比
圖象是一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線,說(shuō)明砝碼做30次全振動(dòng)的時(shí)間與其質(zhì)量的平方根成正比
;
關(guān)系式:
m=0.22t2(在0.20t2-0.25t2之間均正確)
m=0.22t2(在0.20t2-0.25t2之間均正確)

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

我國(guó)發(fā)射的“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星,實(shí)現(xiàn)了國(guó)人百年奔月的夢(mèng)想.
(1)如圖1是某同學(xué)對(duì)“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星繞月運(yùn)行的可能軌道的猜想,其中不可能實(shí)現(xiàn)的是哪個(gè)圖對(duì)應(yīng)的軌道,你的理由是什么?

精英家教網(wǎng)

(2)如果宇航員在月球表面上,測(cè)出小物塊自由下落h高度所用的時(shí)間為t;測(cè)出繞月衛(wèi)星在靠近月球表面圓軌道上飛行時(shí)的周期是T,已知萬(wàn)有引力常量為G.請(qǐng)你用上述各量推導(dǎo)出月球質(zhì)量的表達(dá)式.
(3)某學(xué)校物理興趣小組研究“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星的發(fā)射和運(yùn)行情況時(shí)猜想:衛(wèi)星要把拍攝到的各種圖片信息,持續(xù)不斷地用微波發(fā)回地面時(shí),由于月球的遮擋,在地球上總有一段時(shí)間接收不到衛(wèi)星發(fā)來(lái)的微波信號(hào).為了驗(yàn)證自己的猜想,他們?cè)O(shè)計(jì)了如圖2所示的電腦模擬實(shí)驗(yàn):固定地球和月球模型,讓衛(wèi)星繞月旋轉(zhuǎn),在地球上安裝微波接收器,證實(shí)了他們的猜想是正確的.
在實(shí)驗(yàn)中他們?cè)O(shè)計(jì)和測(cè)量的各類(lèi)數(shù)據(jù)是:地球、月球和衛(wèi)星的質(zhì)量分別為m、m和m衛(wèi),衛(wèi)星繞月球運(yùn)行的周期為T(mén),軌道半徑為r衛(wèi)=2r,地球和月球的半徑分別為r=3r和r=r,地球與月球之間的質(zhì)心距離為L(zhǎng)=180r.請(qǐng)你求出:在這個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)中,衛(wèi)星繞月球運(yùn)行一個(gè)周期的時(shí)間內(nèi),地球不能接收到衛(wèi)星發(fā)射的微波信號(hào)的時(shí)間(萬(wàn)有引力恒量為G,cos89°=
1
90
).

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科目:高中物理 來(lái)源:2007-2008學(xué)年江蘇省徐州市高一(下)期末物理試卷(解析版) 題型:解答題

我國(guó)發(fā)射的“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星,實(shí)現(xiàn)了國(guó)人百年奔月的夢(mèng)想.
(1)如圖1是某同學(xué)對(duì)“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星繞月運(yùn)行的可能軌道的猜想,其中不可能實(shí)現(xiàn)的是哪個(gè)圖對(duì)應(yīng)的軌道,你的理由是什么?

(2)如果宇航員在月球表面上,測(cè)出小物塊自由下落h高度所用的時(shí)間為t;測(cè)出繞月衛(wèi)星在靠近月球表面圓軌道上飛行時(shí)的周期是T,已知萬(wàn)有引力常量為G.請(qǐng)你用上述各量推導(dǎo)出月球質(zhì)量的表達(dá)式.
(3)某學(xué)校物理興趣小組研究“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星的發(fā)射和運(yùn)行情況時(shí)猜想:衛(wèi)星要把拍攝到的各種圖片信息,持續(xù)不斷地用微波發(fā)回地面時(shí),由于月球的遮擋,在地球上總有一段時(shí)間接收不到衛(wèi)星發(fā)來(lái)的微波信號(hào).為了驗(yàn)證自己的猜想,他們?cè)O(shè)計(jì)了如圖2所示的電腦模擬實(shí)驗(yàn):固定地球和月球模型,讓衛(wèi)星繞月旋轉(zhuǎn),在地球上安裝微波接收器,證實(shí)了他們的猜想是正確的.
在實(shí)驗(yàn)中他們?cè)O(shè)計(jì)和測(cè)量的各類(lèi)數(shù)據(jù)是:地球、月球和衛(wèi)星的質(zhì)量分別為m、m和m衛(wèi),衛(wèi)星繞月球運(yùn)行的周期為T(mén),軌道半徑為r衛(wèi)=2r,地球和月球的半徑分別為r=3r和r=r,地球與月球之間的質(zhì)心距離為L(zhǎng)=180r.請(qǐng)你求出:在這個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)中,衛(wèi)星繞月球運(yùn)行一個(gè)周期的時(shí)間內(nèi),地球不能接收到衛(wèi)星發(fā)射的微波信號(hào)的時(shí)間(萬(wàn)有引力恒量為G,).

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