20.在“驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律”的實(shí)驗(yàn)中,采用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置.小車及車中砝碼的質(zhì)量用M表示,盤及盤中砝碼的質(zhì)量用m表示,小車的加速度可由小車后拖動(dòng)的紙帶打上的點(diǎn)計(jì)算出.
①當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足M>>m時(shí),才可以認(rèn)為繩對(duì)小車的拉力大小等于盤及盤中砝碼的重力.
②一組同學(xué)在做加速度與質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí),保持盤及盤中砝碼的質(zhì)量一定,改變小車及車中砝碼的質(zhì)量,測(cè)出相應(yīng)的加速度,采用圖象法處理數(shù)據(jù).為了比較容易地檢查出加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系,應(yīng)該作a與$\frac{1}{M}$的圖象.
③如圖2所示為甲同學(xué)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)作出的a-F圖線,說(shuō)明實(shí)驗(yàn)存在的問(wèn)題是沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足.
④小車帶動(dòng)紙帶通過(guò)電火花計(jì)時(shí)器,打出的部分計(jì)數(shù)點(diǎn)如圖3所示.每相鄰兩點(diǎn)間還有四點(diǎn)未畫出來(lái),電火花計(jì)時(shí)器使用的是220V、T=0.02s的交流電,求:電火花計(jì)時(shí)器打第2個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí),小車的速度v2=0.49m/s,小車的加速度a=0.88m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

分析 ①當(dāng)小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼與砝碼盤的質(zhì)量時(shí)可近似認(rèn)為小車受到的拉力等于砝碼與砝碼盤的重力;
②應(yīng)用牛頓第二定律分析答題;
③實(shí)驗(yàn)前要平衡摩擦力,不平衡摩擦力或平衡摩擦力不足,則小車受到的合力小于砝碼與砝碼盤的重力,a-F圖象在F軸上有截距;
④應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論可以求出瞬時(shí)速度與加速度.

解答 解:①當(dāng)小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼與砝碼盤的質(zhì)量時(shí)可以近似認(rèn)為小車受到的拉力等于砝碼與砝碼盤的重力,因此需要滿足的條件是:M>>m;
②由牛頓第二定律:F=Ma可知:a=$\frac{F}{M}$,在F一定時(shí)a與$\frac{1}{M}$成正比,為直觀地找出a與M的關(guān)系,可以作出a-$\frac{1}{M}$圖象;
③由圖2所示a-F圖象可知,圖象在F軸上有截距,說(shuō)明小車受到的合力小于砝碼和砝碼盤的重力,這是由實(shí)驗(yàn)前沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足造成的;
④每相鄰兩點(diǎn)間還有四點(diǎn)未畫出來(lái),計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔:t=0.02×5=0.1s,
做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體在某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度,則:v2=$\frac{{s}_{1}+{s}_{2}}{2t}$=$\frac{0.0447+0.0534}{2×0.1}$≈0.49m/s;
由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論:△x=at2可知,加速度:a=$\frac{{s}_{4}-{s}_{1}+{s}_{5}-{s}_{2}+{s}_{6}-{s}_{3}}{9{t}^{2}}$=$\frac{0.0710-0.0447+0.0800-0.0534+0.0886-0.0621}{9×0.{1}^{2}}$≈0.88m/s2
故答案為:①M(fèi)>>m;②$\frac{1}{M}$;③沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足;④0.49;0.88.

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、求瞬時(shí)速度與加速度問(wèn)題,知道實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、掌握牛頓第二定律是解題的前提,應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論可以解題.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

15.如圖所示,有兩個(gè)穿著溜冰鞋的人站在冰面上,當(dāng)其中一個(gè)人A從背后輕輕推另一個(gè)人B時(shí),兩個(gè)人都會(huì)向相反方向運(yùn)動(dòng),這是因?yàn)锳推B時(shí)( 。
A.A與B之間有相互作用力
B.A對(duì)B的作用在先,B對(duì)A的作用在后
C.B對(duì)A的作用力大小等于A對(duì)B的作用力大小
D.A對(duì)B的作用力和B對(duì)A的作用力是一對(duì)平衡力

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

16.質(zhì)量為M=4kg、長(zhǎng)度l=$\frac{11}{8}$m的木板B,在水平恒定拉力F=10N作用下,以v0=2m/s的速度沿水平面做勻速直線運(yùn)動(dòng).某時(shí)刻將質(zhì)量為m=2kg的小物塊A(可視為質(zhì)點(diǎn))由靜止輕輕地放在木板的最右端,如圖所示.小物塊與木板間摩擦不計(jì),重力加速度g取10m/s2.求:
(1)小物塊位于木板上時(shí),木板加速度的大。
(2)從放上小物塊到其脫離木板所經(jīng)歷的時(shí)間.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

8.用比值法定義物理量是物理學(xué)中一種常用的方法.下面四個(gè)物理量表達(dá)式中不屬于比值法定義式的是( 。
A.導(dǎo)體的電阻$R=ρ\frac{l}{s}$B.加速度a=$\frac{F}{m}$
C.電場(chǎng)強(qiáng)度E=k$\frac{Q}{{r}^{2}}$D.電容器的電容$C=\frac{Q}{U}$

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

15.如圖所示,小球沿足夠長(zhǎng)的斜面向上做勻變速運(yùn)動(dòng),依次經(jīng)a、b、c、d到達(dá)最高點(diǎn)e.已知ab=bd=6m,bc=1m,小球從a到c和從c到d所用的時(shí)間都是2s,設(shè)小球經(jīng)b、c時(shí)的速度分別為vb、vc,則( 。
A.vb=$\sqrt{8}$ m/sB.vc=6 m/s
C.xde=3 mD.從d到e所用時(shí)間為4 s

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

5.為了使航天員能適應(yīng)在失重環(huán)境下的工作和生活,國(guó)家航天局組織對(duì)航天員進(jìn)行失重訓(xùn)練.現(xiàn)利用訓(xùn)練客機(jī)創(chuàng)造一種失重環(huán)境.訓(xùn)練客機(jī)沿30°傾角爬升到7000米高空后飛機(jī)向上拉起,沿豎直方向以200m/s 的初速度向上作勻減速直線運(yùn)動(dòng),勻減速的加速度為g,當(dāng)飛機(jī)到最高點(diǎn)后立即掉頭向下,仍沿豎直方向以加速度為g加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)飛機(jī)離地3000米高時(shí)為了安全必須拉起,后又可一次次重復(fù)為航天員失重訓(xùn)練.為了防止飛機(jī)發(fā)生失速危險(xiǎn),每次飛機(jī)速度達(dá)到350m/s 后必須終止失重訓(xùn)練.請(qǐng)計(jì)算飛機(jī)一次上下運(yùn)動(dòng)為航天員創(chuàng)造的完全失重的時(shí)間.(g=10m/s2,結(jié)果保留一位小數(shù))

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

12.如圖所示,一個(gè)厚度不計(jì)的圓環(huán)A,緊套在長(zhǎng)度為L(zhǎng)的圓柱體B的上端,A、B兩者的質(zhì)量均為m.A與B之間的最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相同,其大小為kmg(k>1).A、B由離地H高處由靜止開始落下,觸地后能豎直向上彈起,觸地時(shí)間極短,且能量損失,A環(huán)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中未落地.則下列說(shuō)法正確的是( 。
A.B與地第一次碰撞后,B上升的最大高度是$\frac{H}{k+1}$
B.B與地第一次碰撞后,B上升的最大高度是$\frac{H}{k-1}$
C.B與地第一次碰撞后,當(dāng)A與B剛相對(duì)靜止時(shí),B離地面的高度是$\frac{H(k-1)}{{k}^{2}}$
D.B與地第一次碰撞后,當(dāng)A與B剛相對(duì)靜止時(shí),B離地面的高度是$\frac{H(k+1)}{{k}^{2}}$

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

9.某學(xué)習(xí)小組在做“探究力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn).
(1)他們的實(shí)驗(yàn)步驟分別是:
A.在豎直放置的方木板上固定一張白紙,用圖釘把橡皮條的一端固定在方木板上,另一端拴上兩個(gè)繩套,通過(guò)細(xì)繩同時(shí)用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)沿方木板平面平行的方向互成角度地拉橡皮條,使細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O點(diǎn),在白紙上用鉛筆記下O點(diǎn)的位置和讀出兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F1和F2,如圖甲所示.
B.只用一只彈簧測(cè)力計(jì),通過(guò)細(xì)繩拉橡皮條,讀出此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F'同時(shí)記下細(xì)繩的方向.
請(qǐng)指出以上步驟中的錯(cuò)誤或疏漏:
A中是沒(méi)有記錄兩拉力的方向.
B中是沒(méi)有說(shuō)明要把結(jié)點(diǎn)拉至O點(diǎn).

(2)該學(xué)習(xí)小組糾正了(1)中的問(wèn)題后,在某次實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力Fa=4N、Fb=3N 圖甲中的OA沿豎直線,則圖乙中的Fa、Fb與水平方向的夾角分別為β 和 α,它們一定滿足cos α:cos β=4:3.
(3)該實(shí)驗(yàn)小組想創(chuàng)新一下該實(shí)驗(yàn),用如圖丙所示的貼有白紙的木板豎直放置,彈簧測(cè)力計(jì)A掛在固定于木板上的P點(diǎn),下端用細(xì)線掛一重物M. 他們想用此實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證“力的平行四邊形定則”,下列關(guān)于此實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法中正確的是ABC.
A.應(yīng)測(cè)量重物M所受的重力
B.拉線方向應(yīng)與豎直木板平面平行
C.圖丁中F'表示用一個(gè)測(cè)力計(jì)測(cè)出來(lái)的力,F(xiàn)表示用平行四邊形定則合成的力
D.改變拉力,進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),每次都要使O點(diǎn)靜止在同一位置.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

10.我國(guó)于2013年12月發(fā)射了“嫦娥三號(hào)”衛(wèi)星,該衛(wèi)星在距月球表面H處的環(huán)月軌道Ⅰ上做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其運(yùn)行的周期為T,隨后“嫦娥三號(hào)”在該軌道上A點(diǎn)采取措施,降至近月點(diǎn)高度為h的橢圓軌道Ⅱ上,如圖所示.若以R表示月球的半徑,忽略月球自轉(zhuǎn)及地球?qū)πl(wèi)星的影響,萬(wàn)有引力常量為G,求:
(1)月球的質(zhì)量
(2)月球的第一宇宙速度
(3)“嫦娥三號(hào)”在圖中橢圓軌道Ⅱ上的周期.

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