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13.實驗室備有小車、一端附有滑輪的木板、打點計時器、紙帶、細線、鉤碼等器材,組裝成如圖1所示的裝置可以做力學中的許多實驗.

(1)以下說法正確的是AC.
A.用此裝置“研究勻變速直線運動”時,必須調(diào)整滑輪高度使連接小車的細線與木板平行
B.用此裝置“探究加速度a與力M的關(guān)系”時,每次改變小車的質(zhì)量之后,都需要重新平衡摩擦力
C.用此裝置“探究加速度a與力F的關(guān)系”時,應使鉤碼的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量
D.以小車和鉤碼整體為研究對象,平衡摩擦力后,可以用此裝置驗證機械能守恒定律
(2)在利用此裝置“探究加速度a與力F的關(guān)系”時,實驗中按規(guī)范操作打出的一條紙帶如圖2所示,已知交流電源的頻率為50Hz,則打下A點時小車的瞬時速度為0.525m/s.(結(jié)果保留3為有效數(shù)字)
(3)在利用此裝置“探究加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系”時,以小車的加速度的倒數(shù)1a為縱軸,小車和車上砝碼的總質(zhì)量M為橫軸,描繪出1a-M的圖象,圖中正確的是B.

分析 (1)根據(jù)實驗的原理以及操作步驟中的注意事項逐項分析,得出正確的答案.
(2)根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出A點的速度.
(3)根據(jù)牛頓第二定律得出1a與M的關(guān)系式,從而確定正確的圖線.

解答 解:(1)A、用此裝置“研究勻變速直線運動”時,必須調(diào)整滑輪高度使連接小車的細線與木板平行,故A正確.
B、用此裝置“探究加速度a與力M的關(guān)系”時,改變小車的質(zhì)量之后,不需要重新平衡摩擦力,故B錯誤.
C、用此裝置“探究加速度a與力F的關(guān)系”時,為了保證鉤碼的重力等于繩子的拉力,應使鉤碼的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量,故C正確.
D、該裝置不能驗證機械能守恒,因為系統(tǒng)受到阻力的作用,故D錯誤.
故選:AC.
(2)A點的瞬時速度vA=x462T=2.10×1020.04m/s=0.525m/s.
(3)根據(jù)牛頓第二定律得:a=mgM+m,則1a=1mgM+1g,以小車的加速度的倒數(shù)1a為縱軸,小車和車上砝碼的總質(zhì)量M為橫軸,作出的圖象為傾斜的直線,與縱軸有截距.故選:B.
故答案為:(1)AC;(2)0.525;(3)B.

點評 解決實驗問題的關(guān)鍵是明確實驗原理,同時熟練應用基本物理規(guī)律解決實驗問題,知道勻變速直線運動中間時刻的速度等于平均速度,知道為什么沙和沙桶的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量時沙和沙桶的重力可以認為等于小車的拉力,對于基本知識規(guī)律不但明白是什么還要知道為什么.

練習冊系列答案
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2.如圖所示,頂端裝有定滑輪的斜面體放在粗糙水平面上,A、B兩物體通過細繩相連,并處于靜止狀態(tài)(不計繩的質(zhì)量和繩與滑輪間的摩擦).現(xiàn)用水平向右的力F作用于物體B上,將物體B緩慢拉高一定的距離,此過程中斜面體與物體A仍然保持靜止.在此過程中( �。�
A.斜面體所受地面的支持力一定變大
B.物體A所受斜面體的摩擦力一定變大
C.物體A與斜面體間的作用力一定變大
D.地面對斜面體的摩擦力一定變大

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3.一個滑雪運動員從靜止開始沿山坡滑下,山坡的傾角θ=30°,滑雪板與雪地的動摩擦因數(shù)μ=35,若斜面足夠長,求4s內(nèi)滑下來的位移大小和4s末的速率,(g=I0m/s2

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1.在探究“當質(zhì)量一定時,物體運動的加速度與它所受的合外力關(guān)系”中,給定的器材如下:一傾角可以調(diào)節(jié)的長斜面(如圖所示)、小車、秒表、米尺.
(1)填入適當?shù)墓交蛭淖郑晟埔韵聦嶒灢襟E(不考慮摩擦力的影響)
①讓小車自斜面上方一固定點A1從靜止開始下滑至斜面底端A2,記下所用的時間t
②用米尺測量A1與A2之間的距離x,則小車的加速度a=2st2;
③用米尺測量A1相對于A2的高度h,設小車所受重力為mg,則小車所受的合外力F=mghs;
④改變斜面傾角(或填h的數(shù)值),重復上述測量;
⑤以h為橫坐標,1t2為縱坐標,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作圖,如能得到一條過原點的直線,則可得到“當質(zhì)量一定時,物體運動的加速度與它所受的合外力成正比”這一結(jié)論.
(2)在探究如何消除上述實驗中摩擦阻力影響的過程中,某同學設計的方案是:
①調(diào)節(jié)斜面傾角,使小車在斜面上勻速下滑,測量此時A1點相對于斜面底端A2的高度h0
②進行(1)中的各項測量
③計算與作圖時用(h-h0)代替h.
試論述此方案是否可行,為什么?

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8.某同學設計了“探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m的關(guān)系”實驗,圖(a)為實驗裝置簡圖,A為小車,B為某種打點計時器,C為裝有細砂的小桶,D為一端帶有定滑輪的長方形木板,實驗中認為細繩對小車拉力F等于細砂和小桶的總質(zhì)量,小車運動的加速度a可用紙帶上打出的點求得.
(1)圖(b)為實驗中所用打點計時器的學生電源.由學生電源可以判斷該同學選用的是圖(c)中的乙(填“甲”或“乙”)打點計時器,上述圖(b)的安裝中存在的錯誤有:①接線柱應該在交流電源上;②電壓應選擇6V檔
(2)在“探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系”時,保持細砂和小桶質(zhì)量不變,改變小車質(zhì)量m,分別記錄小車加速度a與其質(zhì)量m的數(shù)據(jù).在分析處理時,同學們存在兩種方案;甲同學認為應該根據(jù)實驗中測得的數(shù)據(jù)作出小車加速度a與其質(zhì)量m的圖象;乙同學認為應該根據(jù)實驗中測得的數(shù)據(jù)作出小車加速度a與其質(zhì)量倒數(shù)m1的圖象.兩位同學都按照自己的方案將實驗數(shù)據(jù)在坐標系中進行了標注,但尚未完成圖象(如圖(d)所示),你認為同學乙(填“甲”、“乙”)的方案更合理,請繼續(xù)幫助該同學作出坐標中的圖象.
(3)在“探究加速度a與合力F的關(guān)系”時,保持小車的質(zhì)量不變,改變小桶中細砂的質(zhì)量,該同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了加速度a與合力F的圖線如圖(e),該圖線不通過坐標原點,試分析圖線不通過坐標原點的原因.
答:該同學未平衡(或未完全平衡)摩擦力.

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18.某學習小組探究“合力做功和物體速度變化的關(guān)系”的實驗如圖1,圖1中小車是在一條橡皮筋作用下彈出,沿木板滑行,這時,橡皮筋對小車做的功記為W.當用2條、3條…,完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次…實驗時,使每次實驗中橡皮筋伸長的長度都保持一致.每次實驗中小車獲得的速度由打點計時器所打的紙帶測出.

(1)除了圖中已有的實驗器材外,還需要導線、開關(guān)、刻度尺和電源交流(填“交流”或“直流”).
(2)實驗中,小車會受到摩擦阻力的作用,可以使木板適當傾斜來平衡掉摩擦阻力,則下面的操作正確的是D.
A.放開小車,小車能夠自由下滑即可
B.放開小車,小車能夠勻速下滑即可
C.放開拖著紙帶的小車,小車能夠自由下滑即可
D.放開拖著紙帶的小車,小車能夠勻速下滑即可
(3)在正確操作情況下,打在紙帶上的點,并不都是均勻的,如圖2所示,為了測量小車獲得的速度,應選用紙帶的GK(選填“EH”、“GK”、“EK”)部分進行測量.若打點間隔為0.02s,則小車的最大速度v=0.66 m/s (保留兩位有效數(shù)字).

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5.2015年元旦北方嚴寒,小鵬同學在17℃地下室內(nèi)對汽車充氣,已知輪胎體積約為10L,充氣前輪胎氣壓為1atm,充氣筒每次充入0.5L的氣體,忽略輪胎體積變化及充氣過程中氣體溫度變化,求:(1atm=105Pa)充氣多少次可以讓氣體壓強增大至3atm.

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2.實驗室中有一段長L=0.2m,通有電流I=2.5A的直導線,將該直導線放在磁感應強度為B的勻強磁場中,則關(guān)于導線所受磁場力F的情況,則下列說法真確的是( �。�
A.如果B=2T,則F一定為1NB.如果F=0,則B也一定為零
C.如果B=4T,則F有可能為2ND.如果通電導線與B平行時,則F最大

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A.B.C.D.

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