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12.用如圖1所示裝置做“探究物體的加速度跟物體質量及所受外力的關系”的實驗.實驗時小車的質量為M,用鉤碼所受的重力作為小車受到的合力F,用打點計時器和小車后端拖動的紙帶測出小車運動的加速度.
(1)實驗時先不掛鉤碼,反復調整墊木的位置,直到小車做勻速直線運動,這樣做的目的是平衡小車受到的摩擦阻力.
(2)圖2為實驗中打出的一條紙帶的一部分,從比較清晰的點跡起,在紙帶上標出了連續(xù)的5個計數點A、B、C、D、E,相鄰兩個計數點之間都有4個點跡沒有標出,測出各計數點到A點之間的距離,如圖所示.已知打點計時器接在頻率為50Hz的交流電源兩端,則此次實驗中小車運動的加速度的測量值a=1.0m/s2.(結果保留兩位有效數字)

(3)保持小車質量不變,改變所掛鉤碼的質量,根據測得的多組數據畫出a-F關系圖線,如圖3所示.此圖線的AB段明顯偏離直線,造成此現象的主要原因可能是C.(選填下列選項的序號)

A.小車與平面軌道之間存在摩擦       B.平面軌道傾斜角度過大
C.所掛鉤碼的總質量過大             D.所用小車的質量過大
(4)保持所掛鉤碼的質量不變,改變小車質量M,根據測得的多組數據畫出a-1M的關系圖象,如圖4所示,從圖象中可以看出,所掛鉤碼的重力:F=0.8N.

分析 (1)探究物體加速度與力的關系實驗中,要使小車受到的拉力等于鉤碼的重力,在實驗前應平衡摩擦力;
(2)根據紙帶數據,由△x=at2可求小車的加速度.
(3)為使繩子拉力近似等于砝碼和砝碼盤的重力,應滿足砝碼和砝碼盤的質量遠小于小車的質量.
(4)根據圖象的性質及幾何關系可求得F大小,即可明確鉤碼的重力.

解答 解:(1)實驗時繩的下端先不掛鉤碼,反復調整墊木的左右位置,直到小車做勻速直線運動,以使小車的重力沿斜面分力和摩擦力抵消,那么小車的合力就是繩子的拉力.這樣做的目的是平衡小車運動中所受的摩擦阻力.
(2)計數點間的時間間隔 t=0.02s×5=0.1s,
由△x=at2可得:小車的加速度a=xCExAC4t2=0.21600.08790.08790.04=1.0m/s2
(3)隨著力F的增大,即砝碼和小盤總質量的增大,不再滿足砝碼和小盤的質量遠小于小車的質量,因此曲線上部出現彎曲現象,故C正確;
(4)由牛頓第二定律可知a=Fm;故圖象中的斜率等于力F;則可知F=0.320.4=0.8N;
故答案為:(1)平衡小車受到的摩擦阻力  (2)1.0  (3)C   (4)0.8

點評 對于實驗,我們要從實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗數據處理、實驗注意事項這幾點去理解.對牛頓第二定律實驗中關鍵明確平衡摩擦力的原因和要求滿足砝碼總質量遠小于小車質量的理由.

練習冊系列答案
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2.在研究勻變速直線運動規(guī)律的實驗中,如圖所示為一次記錄小車運動情況的紙帶.圖中A、B、C、D、E、F、G為相鄰的計數點,相鄰計數點的時間間隔為T=0.1秒,則:
(1)D點的瞬時速度大小為0.56m/s,
(2)運動小車的加速度大小為0.80m/s2

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3.下列運動中的物體,能看做質點的有( �。�
A.研究跳水運動員的動作要領
B.研究地球公轉的周期
C.確定在太平洋中航行的巨輪所處的位置
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20.如圖所示,在固定的氣缸A和B中分別用活塞封閉了一定質量的理想氣體,活塞面積之比SA:SB=1:2,兩活塞以穿過B底部的剛性細桿相連,可沿水平方向無摩擦滑動,兩個氣缸都不漏氣.初始時活塞處于平衡狀態(tài),A、B中氣體的體積均為V0,溫度均為T0=300K,A中氣體壓強pA=1.5p0,p0是氣缸外的大氣壓強.
①求初始時B中氣體的壓強pB
②現對A加熱,使其中氣體的壓強升到pA′=2.0p0,同時保持B中氣體的溫度
②保持玻璃管沿豎直方向放置,向玻璃管內緩慢注入水銀,當水銀柱上端與管口相平時封閉氣柱的長度.不變,求活塞重新達到平衡狀態(tài)時A中氣體的溫度TA′.

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B.S閉合,B板向左平移一小段距離,θ角變小
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4.在忽略空氣阻力的情況下,讓輕重不同的兩個石塊在同一地點從同一高度自由落下,則以下說法正確的是( �。�
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1.在粗糙水平面上靜放著一個質量為m的物體,已知該物體與水平面之間的動摩擦因數為μ(設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力).現沿某一水平方向對該物體施加一個大小變化的力F,其大小可能是:①F=0且歷時t0;②F=μmg且作用時間t0;③F=2μmg且作用時間t0.物體在3t0時間內發(fā)生的最大位移時,所施加力F的順序是( �。�
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