10.為了探究質(zhì)量一定時加速度與力的關(guān)系,一同學(xué)設(shè)計了如圖1所示的實驗裝置.其中M為帶滑輪的小車的質(zhì)量,m為砂和砂桶的質(zhì)量.(滑輪質(zhì)量不計)

(1)實驗時,一定要進(jìn)行的操作是BCD.
A.用天平測出砂和砂桶的質(zhì)量
B.將帶滑輪的長木板右端墊高,以平衡摩擦力
C.小車靠近打點計時器,先接通電源,再釋放小車,
打出一條紙帶,同時記錄彈簧測力計的示數(shù)
D.改變砂和砂桶的質(zhì)量,打出幾條紙帶
E.為減小誤差,實驗中一定要保證砂和砂桶的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M
(2)該同學(xué)在實驗中得到如圖2所示的一條紙帶(兩相鄰計數(shù)點間還有兩個點沒有畫出),已知打點計時器采用的是頻率為50Hz的交流電,根據(jù)紙帶可求出小車的加速度為1.3m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).
(3)以彈簧測力計的示數(shù)F為橫坐標(biāo),加速度為縱坐標(biāo),畫出的a-F圖象是一條直線,圖線與橫坐標(biāo)的夾角為θ,求得圖線的斜率為k,則小車的質(zhì)量為D.
A.2tanθB.$\frac{1}{tanθ}$C.kD.$\frac{2}{k}$

分析 (1)解決實驗問題首先要掌握該實驗原理,了解實驗的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項;
(2)依據(jù)逐差法可得小車加速度.
(3)小車質(zhì)量不變時,加速度與拉力成正比,對a-F圖來說,圖象的斜率表示小車質(zhì)量的倒數(shù).

解答 解:(1)AE、本題拉力可以由彈簧測力計測出,不需要用天平測出砂和砂桶的質(zhì)量,也就不需要使小桶(包括砂)的質(zhì)量遠(yuǎn)小于車的總質(zhì)量,故A錯誤,E錯誤.
B、該題是彈簧測力計測出拉力,從而表示小車受到的合外力,故需要將帶滑輪的長木板右端墊高,以平衡摩擦力,故B正確;
C、打點計時器運用時,都是先接通電源,待打點穩(wěn)定后再釋放紙帶,該實驗探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系,要記錄彈簧測力計的示數(shù),故C正確;
D、改變砂和砂桶質(zhì)量,即改變拉力的大小,打出幾條紙帶,研究加速度隨F變化關(guān)系,故D正確;故選:BCD.
(2)由于兩計數(shù)點間還有兩個點沒有畫出,故單擺周期為0.06s,由△x=aT2可得,加速度:a=$\frac{0.028-0.014+0.033-0.019+0.038-0.023}{9×0.0{6}^{2}}$≈1.3m/s2;.
(3)對a-F圖來說,圖象的斜率表示小車質(zhì)量的倒數(shù),
此題,彈簧測力計的示數(shù)F=$\frac{1}{2}$F,故小車質(zhì)量為:m=$\frac{2}{k}$.
故答案為:(1)BCD;(2)1.3;(3)D.

點評 解決實驗問題首先要掌握該實驗原理,了解實驗的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項,小車質(zhì)量不變時,加速度與拉力成正比,對a-F圖來說,圖象的斜率表示小車質(zhì)量的倒數(shù).

練習(xí)冊系列答案
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C.$M=\frac{{4{π^2}{r^3}}}{{G{T_1}^2}}$D.$M=\frac{{4{π^2}{{(R+h)}^3}}}{{G{T_2}^2}}$

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