10.在探究物體的加速度a與物體所受外力F、物體質(zhì)量M間的關(guān)系時(shí),采用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置.小車(chē)及車(chē)中的砝碼質(zhì)量用M表示,盤(pán)及盤(pán)中的砝碼質(zhì)量用m表示.

(1)當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足m<<M時(shí),才可以認(rèn)為繩子對(duì)小車(chē)的拉力大小等于盤(pán)和砝碼的重力.
(2)某一組同學(xué)先保持盤(pán)及盤(pán)中的砝碼質(zhì)量m一定來(lái)做實(shí)驗(yàn),其具體操作步驟如下,以下做法正確的是B.
A.平衡摩擦力時(shí),應(yīng)將盤(pán)及盤(pán)中的砝碼用細(xì)繩通過(guò)定滑輪系在小車(chē)上
B.每次改變小車(chē)的質(zhì)量時(shí),不需要重新平衡摩擦力
C.實(shí)驗(yàn)時(shí),先放開(kāi)小車(chē),再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源
D.用天平測(cè)出m以及小車(chē)質(zhì)量M,小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度可直接用公式a=$\frac{mg}{M}$求出
(3)另兩組同學(xué)保持小車(chē)及車(chē)中的砝碼質(zhì)量M一定,探究加速度a與所受外力F的關(guān)系,由于他們操作不當(dāng),這兩組同學(xué)得到的a-F關(guān)系圖象分別如圖2和圖3所示,其原因分別是:
圖2:不滿足m<<M;
圖3:沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足.

分析 當(dāng)盤(pán)及盤(pán)中砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)及砝碼總質(zhì)量時(shí),可以認(rèn)為小車(chē)受到的拉力等于盤(pán)及砝碼的重力.平衡摩擦力時(shí),不能掛盤(pán);實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,應(yīng)保證繩和紙帶與木板平行;小車(chē)的加速度應(yīng)由紙帶求出.

解答 解:(1)該實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象是小車(chē),采用控制變量法研究.當(dāng)質(zhì)量一定時(shí),研究小車(chē)的加速度和小車(chē)所受合力的關(guān)系.那么小車(chē)的合力怎么改變和測(cè)量呢?為消除摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響,可以把木板D的右端適當(dāng)墊高,以使小車(chē)的重力沿斜面分力和摩擦力抵消,那么小車(chē)的合力就是繩子的拉力.
根據(jù)牛頓第二定律得:
對(duì)m:mg-T=ma
對(duì)M:T=Ma
解得:T=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$
當(dāng)m<<M時(shí),即當(dāng)砝碼和盤(pán)的總重力要遠(yuǎn)小于小車(chē)的重力,繩子的拉力近似等于砝碼和盤(pán)的總重力.
(2)A、平衡摩擦力時(shí),不能將及盤(pán)中的砝碼用細(xì)繩通過(guò)定滑輪系在小車(chē)上.故A錯(cuò)誤.
B、改變小車(chē)質(zhì)量時(shí),不需要重新平衡摩擦力.故B正確.
C、實(shí)驗(yàn)時(shí),先接通電源,再釋放小車(chē).故C錯(cuò)誤.
D、小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度通過(guò)紙帶求出,不能通過(guò)a=$\frac{mg}{M}$求出.故D錯(cuò)誤.
故選:B.
(3)①圖2中隨著F的增大,即砝碼和盤(pán)的質(zhì)量增大,不再滿足砝碼和盤(pán)的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量,因此曲線上部出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象.
②從圖象3可知,F(xiàn)大于零時(shí),加速度為零,知沒(méi)有平衡摩擦力,或平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板的傾角過(guò)。
故答案為:
(1)m<<M;(2)B;(3)不滿足m<<M;沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足

點(diǎn)評(píng) 解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理,了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng),注意實(shí)驗(yàn)的條件是:砝碼和盤(pán)的總重力要遠(yuǎn)小于小車(chē)的重力,此時(shí)才有繩子的拉力近似等于砝碼和盤(pán)的總重力.

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:解答題

16.如圖所示,一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的絕緣輕繩的一端固定在O點(diǎn),另一端連接著一個(gè)帶正電的小球,小球可視為質(zhì)點(diǎn),其質(zhì)量為m,電荷量為q.在O點(diǎn)正上方和正下方距O點(diǎn)L處,各固定一個(gè)絕緣彈性擋板A和B,兩個(gè)擋板尺寸很小,均豎直放置.此裝置處在一個(gè)豎直勻強(qiáng)電場(chǎng)中,電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E=$\frac{mg}{q}$,方向最初豎直向上.現(xiàn)將小球拉到O點(diǎn)右側(cè)同一高度且距O點(diǎn)L處,給它一個(gè)豎直向上的初速度V0=$\sqrt{2gL}$.此后小球在A、B之間的右側(cè)區(qū)域豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),并不時(shí)與A、B擋板碰撞,在小球與A、B擋板碰撞時(shí),通過(guò)兩擋板上安裝的傳感器和控制電路,控制電場(chǎng)方向在碰后瞬間反向,不計(jì)碰撞中的能量損失,重力加速度為g,求:
(1)小球與A、B擋板第一次碰前瞬間,繩中的拉力分別為多少?
(2)若輕繩可以承受的最大拉力為50mg,則在繩斷之前,小球與B擋板碰撞了多少次?

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

1.利用如圖1所示的裝置測(cè)量滑塊與水平長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ,一滑塊放在水平長(zhǎng)木扳上,左側(cè)拴有一細(xì)軟線,跨過(guò)固定在長(zhǎng)木板邊緣的定滑輪與一重物相連,在重物的牽引下,滑塊在長(zhǎng)木板上向左運(yùn)動(dòng),重物落地后,滑塊繼續(xù)向左做勻減速運(yùn)動(dòng),在長(zhǎng)木板上安裝有兩個(gè)光電門(mén),其中光電門(mén)甲固定在長(zhǎng)木板的右側(cè),光電門(mén)乙的位置可移動(dòng),當(dāng)一帶有擋光片的滑塊從右端向左端滑動(dòng)時(shí),與兩個(gè)光電門(mén)都相連的計(jì)時(shí)器可以顯示出擋光片從光電門(mén)甲至乙所用的時(shí)間t,每次都使滑塊從同一點(diǎn)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),且滑塊開(kāi)始的位置到光電門(mén)甲之間的距離與重物開(kāi)始的位置到地面的距離相等均為L(zhǎng),改變光電門(mén)乙到光電門(mén)甲之間的距離X,進(jìn)行多次測(cè)量,并用米尺測(cè)量出光電門(mén)甲、乙之間相應(yīng)的距離X,記下相應(yīng)的t值,所得數(shù)據(jù)如表所示.
X(m)0.2000.4000.6000.7000.8000.9000.950
t(s)0.0880.1890.3110.3850.4730.6000.720
 $\frac{X}{t}$(m/s)2.272.121.931.821.691.501.32

請(qǐng)你根據(jù)題目所給數(shù)據(jù)完成下列問(wèn)題(g=9.8m/s2,結(jié)果保留兩位有效數(shù)字):
(1)根據(jù)表中所給的數(shù)據(jù),在圖2的坐標(biāo)紙上畫(huà)出$\frac{X}{t}$-t圖線;
(2)根據(jù)所畫(huà)出的$\frac{X}{t}$-t圖線,得出滑塊加速度的大小為a=3.0m/s2;
(3)滑塊與水平長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.31.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

18.如圖甲所示,有一粒子發(fā)射源置于真空中,該裝置能夠發(fā)射具有沿ABO方向的不同初速度的粒子,粒子質(zhì)量為m,電量為q(q>0),不計(jì)重力.A、B是兩個(gè)閥門(mén),A、B均不帶電.閥門(mén)后面是一對(duì)平行板,板間距離為2d,上極板接地,下極板的電勢(shì)隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示.O處是一與軸線垂直的接收屏,以O(shè)為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系,不同速度的粒子打到屏上對(duì)應(yīng)不同的坐標(biāo).其余尺寸如圖甲所示,已知:$\frac{q{U}_{0}}{2md}$t2=$\frac{1}{5}$d,某時(shí)刻A開(kāi)啟,$\frac{t}{2}$后A關(guān)閉,又過(guò)$\frac{t}{2}$后 B開(kāi)啟,再過(guò)$\frac{t}{2}$后B也關(guān)閉,以B開(kāi)啟的時(shí)刻作為U-t函數(shù)圖象中的計(jì)時(shí)零點(diǎn),如圖乙.

求:(1)能穿過(guò)A和B的粒子能具有的最大速度和最小速度
(2)上述兩類(lèi)粒子打到接收屏上的y坐標(biāo)(用d來(lái)表示)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

5.如圖所示,人重300N,物體重200N,地面粗糙,當(dāng)人用100N的力向下拉繩子時(shí),人和物體均處于靜止?fàn)顟B(tài),求:
(1)地面對(duì)人的支持力的大;
(2)地面對(duì)物體的支持力的大;
(3)地面對(duì)物體的摩擦力的大小.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

15.如圖所示,在水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,一帶電小球用絕緣輕繩(不伸縮)懸于O點(diǎn),平衡時(shí)小球位于A點(diǎn)處于靜止?fàn)顟B(tài),此時(shí)繩與豎直方向的夾角θ=53°;已知繩長(zhǎng)為l,B、C、D到O點(diǎn)的距離均為l,BOD水平,OC豎直,BO=CO=DO=l.
(1)將小球移到D點(diǎn)后,讓小球由靜止自由釋放,求小球首次經(jīng)過(guò)懸點(diǎn)O正下方時(shí)的速率.(計(jì)算結(jié)果可帶根號(hào),取sin53°=$\frac{4}{5}$)
(2)再將小球移到B點(diǎn),給小球一豎直向下的初速度v0,小球到達(dá)懸點(diǎn)O正下方C點(diǎn)時(shí)繩中拉力恰等于小球重力,求v0的大。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

2.如圖所示,質(zhì)量為m的小球與彈簧Ⅰ和水平細(xì)繩Ⅱ相連,Ⅰ、Ⅱ的另一端分別固定于P、Q兩點(diǎn).球靜止時(shí),Ⅰ中拉力大小為T(mén)1,Ⅱ中拉力大小為T(mén)2,當(dāng)僅剪斷Ⅰ、Ⅱ其中一根的瞬間,球的加速度a應(yīng)是( 。
A.若剪斷Ⅰ,則a=g,方向豎直向下
B.若剪斷Ⅱ,則a=$\frac{{T}_{2}}{m}$,方向水平向左
C.若剪斷Ⅰ,則a=$\frac{{T}_{1}}{m}$,方向沿Ⅰ的延長(zhǎng)線方向
D.若剪斷Ⅱ,則a=g,方向豎直向上

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

19.天宮一號(hào)是中國(guó)第一個(gè)目標(biāo)飛行器,于2011年9月29日發(fā)射成功.它的發(fā)射標(biāo)志著中國(guó)邁入航天“三步走”戰(zhàn)略的第二步第二階段,相關(guān)圖片如圖所示.則下列說(shuō)法正確的是( 。
A.火箭發(fā)射時(shí),噴出的高速氣流對(duì)火箭的作用力大于火箭對(duì)氣流的作用力
B.發(fā)射初期,火箭處于失重狀態(tài)
C.高溫高壓燃?xì)鈴幕鸺膊繃姵鰰r(shí)對(duì)火箭的作用力與火箭對(duì)燃?xì)獾淖饔昧κ且粚?duì)平衡力
D.發(fā)射的衛(wèi)星進(jìn)入軌道正常運(yùn)轉(zhuǎn)后,處于完全失重狀態(tài)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

20.把一個(gè)導(dǎo)體放入勻強(qiáng)電場(chǎng)中,靜電平衡時(shí)( 。
A.導(dǎo)體內(nèi)感應(yīng)電荷的電場(chǎng)方向向左
B.三點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)相比,EA=EB<EC
C.三點(diǎn)的電勢(shì)相比,φA>φB>φC
D.把一個(gè)負(fù)電荷從A移動(dòng)到B,電場(chǎng)力做正功

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同步練習(xí)冊(cè)答案