17.圖1為“驗證牛頓第二定律”的實驗裝置示意圖.砂和砂桶的總質(zhì)量為m,小車和砝碼的總質(zhì)量為M.實驗中用砂和砂桶總重力的大小作為細線對小車拉力的大小.

(1)試驗中,為了使細線對小車的拉力等于小車所受的合外力,先調(diào)節(jié)長木板一滑輪的高度,使細線與長木板平行.接下來還需要進行的一項操作是B
A.將長木板水平放置,讓小車連著已經(jīng)穿過打點計時器的紙帶,給打點計時器通電,調(diào)節(jié)m的大小,使小車在砂和砂桶的牽引下運動,從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動.
B.將長木板的一端墊起適當?shù)母叨,讓小車連著已經(jīng)穿過打點計時器的紙帶,撤去砂和砂桶,給打點計時器通電,輕推小車,從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動.
C.將長木板的一端墊起適當?shù)母叨龋啡ゼ垘б约吧昂蜕巴,輕推小車,觀察判斷小車是否做勻速運動.
(2)實驗中要進行質(zhì)量m和M的選取,以下最合理的一組是C
A.M=200g,m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
B.M=200g,m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
C.M=400g,m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
D.M=400g,m=20g 40g、60g、80g、100g、120g
(3)圖2是試驗中得到的一條紙帶,A、B、C、D、E、F、G為7個相鄰的計數(shù)點,相鄰的兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出.量出相鄰的計數(shù)點之間的距離分別為SAB=4.22cm、SBC=4.65cm、SCD=5.08cm、SDE=5.49cm、SEF=5.91cm、SFG=6.34cm.已知打點計時器的工作效率為50Hz,則小車的加速度a=0.42m/s2(結(jié)果保留2位有效數(shù)字).

分析 (1)小車下滑時受到重力、細線的拉力、支持力和摩擦力,要使拉力等于合力,則應平衡摩擦力;
(2)重物加速下滑,處于失重狀態(tài),其對細線的拉力小于重力,要使其對細線的拉力近似等于重力,應該使加速度減小,即重物的質(zhì)量應該遠小于小車的質(zhì)量.
(3)根據(jù)連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差是一恒量,運用逐差法求出小車的加速度.

解答 解:(1)小車下滑時受到重力、細線的拉力、支持力和摩擦力,要使拉力等于合力,則應該用重力的下滑分量來平衡摩擦力,可以將長木板的一段墊高,撤去砂和砂桶,輕推小車,從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動,故B正確;
故選:B.
(2)重物加速下滑,處于失重狀態(tài),其對細線的拉力小于重力,設(shè)拉力為T,根據(jù)牛頓第二定律,有
對重物,有:mg-T=ma
對小車,有:T=Ma
解得:T=$\frac{Mmg}{M+m}$=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$,故當M>>m時,有T≈mg
故C符合要求.
(3)根據(jù)△x=aT2,運用逐差法得,$a=\frac{{x}_{DG}-{x}_{AD}}{9{T}^{2}}$=$\frac{[(6.34+5.91+5.49)-(5.08+4.65+4.22)]×1{0}^{-2}}{9×0.01}$=0.42m/s2
故答案為:(1)B,(2)C,(3)0.42.

點評 只要真正掌握了實驗原理就能順利解決此類實驗題目,而實驗步驟,實驗數(shù)據(jù)的處理都與實驗原理有關(guān),故要加強對實驗原理的學習和掌握.

練習冊系列答案
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7.如圖所示,某人由A點劃船渡河,船頭指向始終與河岸垂直,則( 。
A.船頭垂直河岸渡河所用時間最短
B.小船到達對岸的位置為正對岸的B點
C.保持其它條件不變,小船行至河中心后,若水流速度突然增大,則渡河時間變長
D.保持其它條件不變,小船行至河中心后,若水流速度突然增大,則渡河位移變大

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(1)小球在桌面上運動的速度v;
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(2)A球飛出時的水平初速度v0

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2.在“驗證牛頓運動定律”的實驗中,采用如圖所示的實驗裝置,小車及車中砝碼的質(zhì)量用M表示,桶及桶中砝碼的質(zhì)量用m表示,小車的加速度可由小車后拖動的紙帶打上的點計算出.

(1)某組同學用如圖(a)所示裝置,研究小車質(zhì)量不變的情況下,小車的加速度與小車受到力的關(guān)系.下列措施中不需要和不正確的是BCE
A.首先要平衡摩擦力,使小車受到合力就是細繩對小車的拉力.
B.平衡摩擦力的方法就是,在塑料小桶中添加砝碼,使小車能勻速滑動.
C.每次改變拉小車拉力后都需要重新平衡摩擦力
D.實驗中通過在塑料桶中增加砝碼來改變小車受到的拉力
E.實驗中應先放小車,然后再開打點計時器的電源
(2)如圖(b)為實驗中用打點計時器打出的一條較理想的紙帶,紙帶上O、A、B、C、D、E、F為七個相鄰的計數(shù)點,相鄰計數(shù)點間的時間間隔是0.1s,距離如圖,單位是cm,小車的加速度是0.99m/s2(結(jié)果取小數(shù)點后2位).
(3)當M與m的大小關(guān)系滿足M?m時,才可以認為繩對小車的拉力大小等于桶及桶中砝碼的重力.
(4)一組同學在做加速度與質(zhì)量的關(guān)系實驗時,保持桶及桶中砝碼的質(zhì)量一定,改變小車及車中砝碼的質(zhì)量,測出相應的加速度,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,應該做a與$\frac{1}{M}$的圖象.

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