19.利用如圖1裝置可以做力學(xué)中的許多實(shí)驗(yàn),如研究勻變速直線運(yùn)動、驗(yàn)證牛頓第二定律等,如果將圖中的小盤換為質(zhì)量已知的砝碼,本實(shí)驗(yàn)裝置還可用于測量小車質(zhì)量.

(1)某同學(xué)利用這一改進(jìn)裝置測量小車質(zhì)量,平衡摩擦力后進(jìn)行實(shí)驗(yàn),得到小車運(yùn)動的清晰紙帶如圖2,紙帶上兩相鄰計數(shù)點(diǎn)的時間間隔為T=0.10s,x1=7.09cm、x2=7.71cm、x3=8.31cm、x4=8.90cm、x5=9.50cm、x6=10.11cm,則小車運(yùn)動的加速度的大小是0.60m/s2(保留兩位有效數(shù)字),已知砝碼質(zhì)量為m=30g,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?.80m/s2,則小車質(zhì)量M=0.46kg.
(2)若該同學(xué)在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時,沒有平衡摩擦力,則實(shí)驗(yàn)測得的小車質(zhì)量大于 (填“大于”、“小于”或“等于”)小車質(zhì)量的真實(shí)值.

分析 (1)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的推論求出加速度,然后應(yīng)用牛頓第二定律求出小車的質(zhì)量.
(2)根據(jù)小車的受力情況,應(yīng)用牛頓第二定律分析實(shí)驗(yàn)誤差.

解答 解:(1)由勻變速直線運(yùn)動的推論:△x=aT2可知,加速度:
a=$\frac{({x}_{4}-{x}_{1})+({x}_{5}-{x}_{2})+({x}_{6}-{x}_{3})}{9{T}^{2}}$=$\frac{0.0890-0.0709+0.0950-0.0771+0.1011-0.0831}{9×0.{1}^{2}}$=0.60m/s2
對小車與砝碼組成的系統(tǒng),由牛頓第二定律得:mg=(M+m)a,解得:M=$\frac{m(g-a)}{a}$=$\frac{0.030×(9.80-0.60)}{0.60}$=0.46kg;
(2)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時,沒有平衡摩擦力,小車所受到的合力等于mg與摩擦力之差,合力小于mg,所測加速度a偏小,小車質(zhì)量:M=$\frac{m(g-a)}{a}$=m($\frac{g}{a}$-1),a偏小,則小車質(zhì)量的測量值M偏大,測量值大于真實(shí)值;
故答案為:(1)0.60;0.46;(2)大于.

點(diǎn)評 本題考查了求加速度、小車質(zhì)量、實(shí)驗(yàn)誤差分析,應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動的推論、牛頓第二定律即可解題.

練習(xí)冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

5.如圖所示,兩平行板間有一勻強(qiáng)電場,板長為L,板間距離為d,在板右端L處有豎直放置的光屏M,一帶電荷量為q,質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)從兩板中央射入板間,最后垂直打在M屏上.
(1)在圖中畫出質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的大概軌跡圖;
(2)求質(zhì)點(diǎn)從進(jìn)入半間到運(yùn)動到M屏上時過程中的時間t;
(3)求質(zhì)點(diǎn)飛出極板時的速度v;
(4)求板間的電場強(qiáng)度E的大。

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

10.如圖所示,為一列簡諧橫波在t=0時刻沿x軸負(fù)方向傳播的波形圖,波速為1cm/s,則( 。
A.在t=3s時刻,質(zhì)點(diǎn)P向下運(yùn)動
B.在4s內(nèi),質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動的路程為8cm
C.在t=3s時刻,質(zhì)點(diǎn)Q到達(dá)x=1cm處
D.在t=3s時刻,質(zhì)點(diǎn)Q在負(fù)方向最大位移處

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

7.某同學(xué)用圖甲所示的裝置做“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn).

(1)圖甲中打點(diǎn)計時器應(yīng)該使用頻率50Hz、電壓為220V的交流電.
(2)圖乙為實(shí)驗(yàn)得到的紙帶,由此可以計算出小車的加速度大小為3.2m/s2.(保留2位有效數(shù)字)
(3)該同學(xué)使用控制變量法,保持小車質(zhì)量m不變,改變砂和砂桶質(zhì)量M,得到了加速度a隨合力F變化的圖線如圖丙所示.該圖線不通過原點(diǎn)的原因是沒有平衡摩擦力或摩擦力平衡不夠.

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14.飛機(jī)研發(fā)離不開各種風(fēng)洞試驗(yàn).某次風(fēng)洞試驗(yàn)簡化模型如圖所示:在足夠大的光滑水平面上,質(zhì)量m=10kg的試驗(yàn)物塊放置在x軸上的A位置(-L,0).物塊用一長度為L=2m的輕質(zhì)不可伸長的細(xì)線拴接,細(xì)線固定于水平面上坐標(biāo)系xOy的原點(diǎn)O.現(xiàn)風(fēng)洞能沿+x方向持續(xù)且均勻產(chǎn)生足夠的風(fēng)力使試驗(yàn)物塊受到恒定水平作用力F=100N.在t=0時刻由彈射裝置使試驗(yàn)物塊獲得v0=2m/s的瞬時速度,試驗(yàn)物塊運(yùn)動時可視為質(zhì)點(diǎn).試計算:
(1)細(xì)線剛拉直時物塊的位置坐標(biāo)值;
(2)拉直前的瞬時,試驗(yàn)物塊速度的大小和它與x軸的夾角θ.
(3)物塊再次經(jīng)過x軸時速度V2和此時繩的拉力T.

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

4.若用上題裝置測量滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù)
(1)為了測量動摩擦因數(shù),下列物理量中還應(yīng)測量的是CD.
A.木板的長度L      
B.木板的質(zhì)量m1
C.滑塊的質(zhì)量m2    
D.托盤和砝碼的總質(zhì)量m3    
 E.滑塊運(yùn)動的時間t
(2)不計打點(diǎn)計時器與紙帶間及細(xì)繩與滑輪間的阻力,則滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ=$\frac{{m}_{3}g-({m}_{2}+{m}_{3})a}{{m}_{2}g}$(用被測物理量的字母表示,重力加速度為g).

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11.一太陽能電池板,測得它的開路電壓為800mV,短路電流為40mA,若將該電池板與一阻值為20Ω的電阻器連成一閉合電路,則它的路端電壓約為( 。
A.0.10VB.0.20VC.0.40VD.0.70V

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9.如圖所示,勁度系數(shù)為1200N/m的輕彈簧的一端固定在墻上,另一端系一質(zhì)量為1kg的物體A,它旁邊緊貼著一個質(zhì)量為2kg的物體B,在外力的作用下使彈簧壓縮10cm,撤去外力后,忽略地面對A、B的摩擦阻力.已知彈簧的彈性勢能Ep=$\frac{1}{2}$kx2,其中x為彈簧的形變量.求:
(1)A、B分離時的速度;
(2)A向運(yùn)動的最大距離.

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