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某同学利用图(a)所示实验装置即数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的...

某同学利用图(a)所示实验装置即数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图,如图(b)所示,实验中小车(含发射器)的质量为200g,实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮,小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到,回答下列问题:

1)根据该同学的结果,小车的加速度与钩码的质量成      (填线性非线性)的关系.

2)由图(b)可知,图线不经过远点,可能的原因是         

3)若利用本实验装置来验证在小车质量不变的情况下,小车的加速度与作用力成正比的结论,并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力,则实验中应采取的改进措施是      ,钩码的质量应满足的条件是          

 

(1)非线性(2)存在摩擦力(3)调整轨道倾斜度以平衡摩擦力 远小于小车质量 【解析】 试题(1)根据该同学描绘的加速度和钩码质量的图象是一条曲线而不是直线,所以是非线性关系. (2)根据图(b)可知当钩码有一定质量,即细线有一定拉力时,小车加速度仍等于0,说明小车合力等于0,所以可能除拉力外小车还受到摩擦力作用 (3)实验改进部分由两个要求,第一个就是图象不过远点,需要平衡摩擦力,所以调整轨道倾斜度,第二个就是图象时曲线,因为小车的合力即细线拉力并不等于钩码重力,而是拉力只有当时.,图象近似为直线.
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考点分析:
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如图1所示,某同学设计了一个测量滑块与木板间的动摩擦因数的实验装置,装有定滑轮的长木板固定在水平实验台上,木板上有一滑块,滑块右端固定一个动滑轮,钩码和弹簧测力计通过绕在滑轮上的轻绳相连,放开钩码,滑块在长木板上做匀加速直线运动.

(1)实验得到一条如图2所示的纸带,相邻两计数点之间的时间间隔为0.1s,由图中的数据可知,滑块运动的加速度大小是_____m/s2.(计算结果保留两位有效数字)

(2)读出弹簧测力计的示数F,处理纸带,得到滑块运动的加速度a;改变钩码个数,重复实验.以弹簧测力计的示数F为纵坐标,以加速度a为横坐标,得到的图象是纵轴截距为b的一条倾斜直线,如图3所示.已知滑块和动滑轮的总质量为m,重力加速度为g,忽略滑轮与绳之间的摩擦.则滑块和木板之间的动摩擦因数μ=_____

 

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某学生用图(a)所示的实验装置测量物块与斜面的动摩擦因数.已知打点计时器所用电源的频率为50Hz,物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图(b)所示,图中标出了5个连续点之间的距离.

1)物块下滑是的加速度a=_____m/s2;打点C点时物块的速度v=____m/s

2)已知重力加速度大小为g,求出动摩擦因数,还需测量的物理量是____(填正确答案标号).

A.物块的质量     B.斜面的高度       C.斜面的倾角

 

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在做探究加速度和力、质量的关系的实验中,保持小车和砝码的总质量不变,测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示:

F/N

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

a/(m·s2)

0.11

0.19

0.29

0.40

0.51

 

(1)根据表中的数据在下图的坐标系上作出a­F图象_________

(2)图象斜率的物理意义是_______________________________________________

(3)小车和砝码的总质量为________ kg.

(4)图线(或延长线)F轴截距的物理意义是___________________________________

 

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某物理课外小组利用图(a)中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系.图中,置于实验台上的长木板水平放置,其右端固定一轻滑轮;轻绳跨过滑轮,一端与放在木板上的小滑车相连,另一端可悬挂钩码.本实验中可用的钩码共有N=5个,每个质量均为0.010 kg.实验步骤如下:

1)将5个钩码全部放入小车中,在长木板左下方垫上适当厚度的小物快,使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑.

2)将n(依次取n=12345)个钩码挂在轻绳右端,其余N–n个钩码仍留在小车内;用手按住小车并使轻绳与木板平行.释放小车,同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s,绘制s–t图象,经数据处理后可得到相应的加速度a

3)对应于不同的na值见下表.n=2时的st图象如图(b)所示;由图(b)求出此时小车的加速度__________(保留2位有效数字),将结果填入下表.

4)利用表中的数据在图(c)中补齐数据点,并作出an图象 ___________.从图象可以看出:当物体质量一定时,物体的加速度与其所受的合外力成正比.

5)利用an图象求得小车(空载)的质量为_______kg(保留2位有效数字,重力加速度取g=9.8 m/s2).

6)若以保持木板水平来代替步骤(1),下列说法正确的是_______(填入正确选项前的标号)

Aan图线不再是直线

Ban图线仍是直线,但该直线不过原点

Can图线仍是直线,但该直线的斜率变大

 

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1验证牛顿第二定律的实验装置示意图.砂和砂桶的总质量为,小车和砝码的总质量为M.实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小.

1)实验中,为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,先调节长木板一端滑轮的高度,使细线与长木板平行.接下来还需要进行的一项操作是________

A.将长木板水平放置,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,给打点计时器通电,调节m的大小,使小车在砂和砂桶的牵引下运动,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动.

B.将长木板的一端垫起适当的高度,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,撤去砂和砂桶,给打点计时器通电,轻推小车,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动.

C.将长木板的一端垫起适当的高度,撤去纸带以及砂和砂桶,轻推小车,观察判断小车是否做匀速运动.

2)实验中要进行质量mM的选取,以下最合理的一组是________

AM=200g, m=10 g 15 g 20 g 25 g 30 g 40 g

BM=200 g , m=20 g 40 g 60 g 80 g 100 g 120 g

CM=400 g , m=10 g 15 g 20 g 25 g 30 g 40 g

DM=400 g , m=20 g 40 g 60 g 80 g 100 g 120 g

3)图2是试验中得到的一条纸带, ABCDEFG7个相邻的计数点,相邻的两个计数点之间还有四个点未画出.量出相邻的计数点之间的距离分别为sAB=4.22 cmsBC=4.65 cmsCD=5.08"cmsDE=5.49 cmsEF=5.91 cmsFG=6.34cm.已知打点计时器的工作频率为50Hz,则小车的加速度a=___________m/s2 (结果保留2位有效数字).

 

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