11.如圖1所示,為“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗裝置及數(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,應(yīng)重新平衡摩擦力
B.實驗時若用打點計時器應(yīng)先釋放小車后接通電源
C.本實驗m2應(yīng)遠(yuǎn)小于m1-$\frac{1}{{m}_{2}}$
D.在用圖象探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時,應(yīng)作a圖象
(2)實驗時,某同學(xué)由于疏忽,遺漏了平衡摩擦力這一步驟,測得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.砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量太大
D.所用小車的質(zhì)量太大
(3)實驗時,某同學(xué)遺漏了平衡摩擦力這一步驟,若軌道水平,他測量得到$\frac{1}{{m}_{2}}$-a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摩擦因數(shù)μ=$\frac{gk}$,鉤碼的質(zhì)量m1=$\frac{1}{gk}$.
(4)實驗中打出的紙帶如圖4所示.相鄰計數(shù)點間的時間是0.1s,圖中長度單位是cm,由此可以算出小車運動的加速度是0.46m/s2

分析 (1)根據(jù)實驗的原理以及注意事項確定正確的選項.
(2)如果沒有平衡摩擦力的話,就會出現(xiàn)當(dāng)有拉力時,物體不動的情況.得出圖象彎曲的原因是:未滿足沙和沙桶質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量.
(3)根據(jù)牛頓第二定律,列出小車的滑動摩擦力大小,然后結(jié)合圖象的斜率與截距,可以得出結(jié)論.
(4)根據(jù)連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差是一恒量求出加速度.

解答 解:(1)A、每次在小車上加減砝碼時,不需要重新平衡摩擦力,故A錯誤.
B、實驗時先接通電源后釋放紙帶,故B錯誤.
C、在該實驗中,為了使鉤碼的重力近似等于繩子的拉力,則要求鉤碼的質(zhì)量m1遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量m2,故C錯誤.
D、為了探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時,應(yīng)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,就會出現(xiàn)當(dāng)有拉力時,物體不動的情況.故圖線為丙.
當(dāng)不滿足m1<<m2時,隨m1的增大物體的加速度a逐漸減小,故圖象彎曲的原因是:所掛鉤碼的總質(zhì)量太大,不滿足沙和沙桶質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量.故C正確.
(3)根據(jù)牛頓第二定律可知,m1g-μm2g=m2a;
結(jié)合$\frac{1}{{m}_{2}}$-a圖象,可得:$\frac{1}{{m}_{2}}$=$\frac{μ}{{m}_{1}}$+$\frac{1}{{m}_{1}g}$a,
設(shè)圖中直線的斜率為k,在縱軸上的截距為b,
因此鉤碼的質(zhì)量m1=$\frac{1}{gk}$,小車與木板間的動摩擦因數(shù)μ=$\frac{gk}$.
(4)根據(jù)△x=aT2得,a=$\frac{{x}_{4}-{x}_{1}}{3{T}^{2}}$=$\frac{0.0262-0.0124}{3×0.{1}^{2}}$=0.46m/s2
故答案為:(1)D;(2)丙,C; (3)$\frac{gk}$;$\frac{1}{gk}$;(4)0.46.

點評 本題考察的比較綜合,需要學(xué)生對這一實驗掌握的非常熟,理解的比較深刻才不會出錯,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)律以及推論解答實驗問題的能力,在平時練習(xí)中要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識的理解與應(yīng)用.

練習(xí)冊系列答案
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1.為測量Rx的值,將它與阻值R0=20Ω的定值電阻串聯(lián)后接入電壓恒定的電路,如圖8所示,現(xiàn)用一只電壓表(不理想)分別去測R0和Rx兩端的電壓,其讀數(shù)分別為8V和6V,則Rx=15Ω.A、B兩端的電壓上大于14V.(填‘大于”、“等于”或“小于”)

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2.如圖所示傳送帶以恒定速度v=5m/s順時針運行,傳送帶與水平面的夾角θ=37°.現(xiàn)將質(zhì)量m=2kg的小物品輕放在其底端(小物品可看成質(zhì)點),平臺上的人通過一根輕繩用恒力F=14N拉小物品,經(jīng)過一段時間物品被拉到離地面高為H=1.8m的平臺上,如圖所示.已知物品與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ=0.5,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,g取10m/s2,已知:sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.求:
(1)物品從傳送帶底端運動到平臺上所用的時間是多少?
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19.一物塊從傾角為θ、長為S的斜面的頂端由靜止開始滑下,若物塊滑到斜面底端所用的時間為t,試求物塊與斜面間的動摩擦因數(shù).(重力加速度為g)

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6.如圖所示,在離坡底B為10m山坡上的O 點豎直固定一根直桿,桿高OA也是10m,桿的上端A到坡底B之間有鋼繩,一穿心于鋼繩上的小環(huán),從A點由靜止開始沿鋼繩無摩擦的滑下,則它在鋼繩上滑行的時間t=2s(g取10m/s2).

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16.在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中,采用如圖甲所示的裝置.

(1)本實驗應(yīng)用的實驗方法是A
A.控制變量法     B.假設(shè)法
C.理想實驗法
(2)下列說法中正確的是C
A.在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時,應(yīng)改變小車所受拉力的大小
B.在探究加速度與外力的關(guān)系時,應(yīng)改變小車的質(zhì)量
C.在探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系時,作出a-$\frac{1}{m}$ 圖象容易更直觀判斷出二者間的關(guān)系
D.無論在什么條件下,細(xì)線對小車的拉力大小總等于砝碼盤和砝碼的總重力大小.
(3)在探究加速度與力的關(guān)系時,若取車的質(zhì)量M=0.5kg,改變砝碼質(zhì)量m的值,進(jìn)行多次實驗,以下m的取值最不合適的一個是D
A.m1=4g      B.m2=10g       C.m3=40g   D.m4=500g
(4)在平衡小車與長木板之間摩擦力的過程中,打出了一條紙帶如圖乙所示.計時器打點的時間間隔為0.02s.從比較清晰的點起,每5個點取一個計數(shù)點,量出相鄰計數(shù)點之間的距離,根據(jù)圖中給出的數(shù)據(jù)求出該小車的加速度a=0.16m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).
(5)如圖丙所示為甲同學(xué)在探究加速度a與力F的關(guān)系時,根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出的a-F 圖象,說明實驗存在的問題是平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力.

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3.如圖甲所示為某同學(xué)探究“在外力一定的條件下,物體的加速度與其質(zhì)量的關(guān)系”時使用的實驗裝置示意圖.

(1)使用該裝置通過正確的操作平衡摩擦力時,判斷小車所受摩擦力已被平衡的依據(jù)是紙帶上打出的點跡分布均勻(填“均勻”或“不均勻”).
(2)下列關(guān)于使用此裝置進(jìn)行實驗的要求或做法不必要的是BD(填字母編號).
A.進(jìn)行平衡摩擦力的操作時,提前取下砂和砂捅
B.砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于力傳感器和小車的總質(zhì)量
C.調(diào)節(jié)滑輪的高度,使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與長木板保持平行
D.通過增減木塊上的砝碼改變小車質(zhì)量時,重新調(diào)節(jié)木板傾斜度
(3)正確安裝實驗裝置后,該同學(xué)通過改變細(xì)砂的質(zhì)量控制力傳感器的示數(shù)保持不變,得到如圖乙所示的實驗圖象,橫坐標(biāo)m為小車上砝碼的質(zhì)量,縱坐標(biāo)中的a為小車的加速度.設(shè)圖中直線的斜率為k,在縱軸上的截距為b,若牛頓第二定律成立,則力傳感器的示數(shù)為$\frac{1}{k}$,小車與力傳感器的總質(zhì)量為$\frac{k}$.

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20.如圖所示,帶等量異號電荷的兩平行金屬板在真空中水平放置,M、N為板間同一電場線上的兩點,一帶電粒子(不計重力)以速度vM經(jīng)過M點在電場線上向下運動,且未與下板接觸,一段時間后,粒子以速度vN折回N點.則( 。
A.粒子受電場力的方向一定由M指向N
B.粒子在M點的速度一定比在N點的大
C.粒子在M點的電勢能一定比在N點的小
D.電場中M點的電勢一定高于N點的電勢

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

1.在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中,教材提供了參考例一:如圖所示,兩個小車放在光滑水平板上,前段各系一條細(xì)繩,繩的另一端跨過定滑輪各掛一個小盤,盤中可放砝碼.兩個小車后端各系一條細(xì)線,用一個黑板擦把兩條細(xì)線同時按在桌子上,使小車靜止,抬起黑板擦,兩小車同時開始運動,按下黑板擦,兩小車同時停下來.用刻度尺測出兩小車通過的位移之比就等于它們的加速度之比.
(1)上述實驗中,作用在小車上的力是通過測量小盤和砝碼的重力mg得到的,即F=mg,這樣處理會有系統(tǒng)誤差,為了減小系統(tǒng)誤差,小盤和砝碼的質(zhì)量m與小車的質(zhì)量M應(yīng)滿足的關(guān)系是m<<M;為了消除這個系統(tǒng)誤差,有同學(xué)認(rèn)為只要換一下研究對象,在探究加速度與合力關(guān)系時,將小盤中減掉的砝碼放到小車上,合力依然是小盤和砝碼的重力mg,系統(tǒng)誤差就沒有了,他的研究對象應(yīng)該是小盤、砝碼和小車整體;
(2)該參考案列采用的物理思想方法是BD.
A.等效法      B.控制變量法      C.極限法     D.轉(zhuǎn)換法.

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