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16.如圖1為驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖.圖中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為50Hz的交流電源,打點(diǎn)的時(shí)間間隔用△t表示.在小車質(zhì)量未知的情況下,某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種方法用來(lái)研究“在外力一定的條件下,物體的加速度與其質(zhì)量間的關(guān)系”.

(1)完成下列實(shí)驗(yàn)步驟中的填空:
①平衡小車所受的阻力:小吊盤(pán)中不放物塊,調(diào)整木板  右端的高度,用手輕撥小車,直到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列間隔均勻的點(diǎn).
②按住小車,在小吊盤(pán)中放入適當(dāng)質(zhì)量的物塊,在小車中放入砝碼.
③打開(kāi)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源,釋放小車,獲得帶有點(diǎn)列的紙袋,在紙袋上標(biāo)出小車中砝碼的質(zhì)量m.
④按住小車,改變小車中砝碼的質(zhì)量,重復(fù)步驟③.
⑤在每條紙帶上清晰的部分,沒(méi)5個(gè)間隔標(biāo)注一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn).測(cè)量相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距s1,s2,….求出與不同m相對(duì)應(yīng)的加速度a.
⑥以砝碼的質(zhì)量m為橫坐標(biāo)1a為縱坐標(biāo),在坐標(biāo)紙上做出1a-m關(guān)系圖線.若加速度與小車和砝碼的總質(zhì)量成反比,則1a與m處應(yīng)成線性關(guān)系(填“線性”或“非線性”).
(2)完成下列填空:
(�。┍緦�(shí)驗(yàn)中,為了保證在改變小車中砝碼的質(zhì)量時(shí),小車所受的拉力近似不變,小吊盤(pán)和盤(pán)中物塊的質(zhì)量之和應(yīng)滿足的條件是遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量.
(ⅱ)設(shè)紙帶上三個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距為s1、s2、s3.a(chǎn)可用s1、s3和△t表示為a=s3s12t2
圖2為用米尺測(cè)量某一紙帶上的s1、s3的情況,由圖可讀出s1=2.45cm,s3=4.70.
由此求得加速度的大小a=1.15m/s2

(ⅲ)圖3為所得實(shí)驗(yàn)圖線的示意圖.設(shè)圖中直線的斜率為k,在縱軸上的截距為b,若牛頓定律成立,則小車受到的拉力為1k,小車的質(zhì)量為k

分析 (1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)分析答題;
(2)由圖示刻度尺讀出其示數(shù);應(yīng)用勻變速運(yùn)動(dòng)的推論求出加速度;
(3)由牛頓第二定律求出圖象的函數(shù)表達(dá)式,然后根據(jù)圖示圖象分析答題.

解答 解:(1)①在平衡摩擦力時(shí),應(yīng)小吊盤(pán)中不放物塊,調(diào)整木板右端的高度,用手輕撥小車,直到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列均勻的點(diǎn),則此時(shí)說(shuō)明小車做勻速運(yùn)動(dòng);
⑥由牛頓第二定律可知,a=Fm;則說(shuō)明加速度的倒數(shù)與m成線性關(guān)系;
(2)i探究牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)時(shí),當(dāng)小吊盤(pán)和盤(pán)中物塊的質(zhì)量之和遠(yuǎn)小于小車和車中砝碼的總質(zhì)量時(shí),可以近似認(rèn)為小車受到的拉力等于小吊盤(pán)和盤(pán)中物塊受到的重力,認(rèn)為小車受到的拉力不變.
(ii)圖示刻度尺可知,s1=3.70-1.25=2.45cm;s3=12.0-7.30=4.70cm;
由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論:△x=at2可知,加速度:a=s3s12t2=4.702.452×0.12×10-2=1.12m/s2;
(iii)設(shè)小車質(zhì)量為M,由牛頓第二定律得:F=(M+m)a,則1a=1Fm+MF,
由圖示圖象可知:k=1F,則拉力:F=1k,b=MF,則:M=bF=\frac{k};
故答案為:(1)①間隔均勻;⑥線性;
(2)i遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量;
ii、s3s12t2;2.45;4.70;1.15;
iii、1k;k

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、刻度尺讀數(shù)、求加速度、求拉力與小車質(zhì)量問(wèn)題,知道實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)原理、應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論、牛頓第二定律即可正確解題.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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A.mA>mB,qA<qB,α>βB.mA<mB,qA<qB,α<βC.mA=mB,qA<qB,α<βD.mA=mB,qA>qB,α=β

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11.如圖所示,固定位置在同一水平面內(nèi)的兩根平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌的間距為d,其右端接有阻值為R的電阻,整個(gè)裝置處在豎直向上磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.一質(zhì)量為m(質(zhì)量分布均勻)的導(dǎo)體桿ab垂直于導(dǎo)軌放置,且與兩導(dǎo)軌保持良好接觸,桿與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為u.現(xiàn)桿在水平向左、垂直于桿的恒力F作用下從靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)距離L時(shí),速度恰好達(dá)到最大(運(yùn)動(dòng)過(guò)程中桿始終與導(dǎo)軌保持垂直).設(shè)桿接入電路的電阻為r,導(dǎo)軌電阻不計(jì),重力加速度大小為g.則此過(guò)程( �。�
A.桿的速度最大值為\frac{(F-μmg)R}{{B}^{2}jzdrko3^{2}}
B.流過(guò)電阻R的電量為\frac{Bdl}{R+r}
C.恒力F做的功與摩擦力做的功之和等于桿動(dòng)能的變化量
D.恒力F做的功與安倍力做的功之和大于桿動(dòng)能的變化量

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1.如圖所示,小球從A點(diǎn)以初速度V0沿粗糙斜面向上運(yùn)動(dòng),到達(dá)最高點(diǎn)B后返回.C為AB的中點(diǎn).下列說(shuō)法中正確的是( �。�
A.小球從A出發(fā)到返回A的過(guò)程,位移為零,外力做功為零
B.小球從C到A過(guò)程與從B到C過(guò)程,減少的動(dòng)能相等
C.小球從A到B過(guò)程與從B到A過(guò)程,損失的機(jī)械能相等
D.小球從A到C過(guò)程與從C烈B過(guò)程,速度的變化量相等

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8.一子彈以水平速度v射入一塊固定的木塊中,射入深度為S,設(shè)子彈在木塊中運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力是恒定的,那么當(dāng)子彈以 2v的速度水平射入此木塊時(shí),射入深度為(  )
A.SB.2 sC.\frac{1}{2}sD.4 s

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5.一質(zhì)點(diǎn)在x軸上運(yùn)動(dòng),初速度v0>0,加速度a>0,當(dāng)a的數(shù)值逐漸減小至零時(shí)( �。�
A.速度開(kāi)始減小,直到加速度等于零為止
B.位移一直增加,直到加速度為零為止
C.速度一直增加,直到加速度等于零為止
D.位移始終增加

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