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17.小芳同学想利用图示装置验证“物体质量一定时,其加速度与所受的合力成正比”这一结论.她先将6个相同的钩码全部放入小车中,在长木板左下方垫上适当厚度的小物块,使小车在木板上恰能匀速下滑.现从小车中一次取n=1,2,3,4,5,6个钩码挂在细线右端,其余钩码仍留在小车内,并正确完成了后续的实验操作.设小车运动的加速度大小为a.下列说法正确的是(  )
A.该实验中细线对小车的拉力等于所悬挂钩码的总重力
B.利用该方案无法验证“物体质量一定时,其加速度与所受的合力成正比”这一结论
C.该同学根据实验数据描绘的加速度a随n的变化图象应当是一条过原点的直线
D.若实验中保持木板水平,则该同学描绘的加速度a随n变化的图象不是直线

分析 抓住钩码有向下的加速度,得出绳子拉力与钩码重力的大小关系.分别对小车和钩码研究,根据牛顿第二定律列出表达式,联立得出加速度的表达式,从而分析加速度与n的关系图线.若木板不水平,结合摩擦力的大小,运用牛顿第二定律得出加速度的表达式,分析图线的特点.

解答 解:A、由于钩码有向下的加速度,所以绳子拉力小于钩码的总重力,故A错误.
B、设每个钩码的质量为m,小车质量为M,绳子拉力为T,由牛顿第二定律,对小车有:T=[M+(6-n)m]a,对钩码有:nmg-T=nma,
解得a=$\frac{nmg}{M+6m}$,可知a-n图象为过原点的直线,同时验证了物体质量一定时,其加速度与所受的合力成正比这一结论,故B错误,C正确.
D、由平衡摩擦力方式可知,摩擦力f=(M+6m)gsinθ,若木板水平,则存在摩擦力,对小车,根据牛顿第二定律知,T-f=[M+(6-n)m]a,钩码方程不变,此时解得a=$\frac{nmg-f}{M+6m}=\frac{nmg}{M+6m}-gsinθ$,则a-n图象应为一条不过原点的直线,故D错误.
故选:C.

点评 解决本题的关键知道实验的原理,通过牛顿第二定律得出加速度的表达式是关键,掌握整体法和隔离法的灵活运用.

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题

7.有两个带电的物块,带正电物块的质量是带负电物块的两倍,而电量是其二分之一,两物块均沿足够长的光滑斜面静止滑下,斜面与地面的夹角分别为45°和30°,如图所示,最终都离开斜面,则带正电物块和带负电物块(  )
A.带正电物块从右侧滑下、带负电物块从左侧滑下
B.离开斜面时的速度之比为2$\sqrt{6}$:1
C.沿斜面下滑距离之比为24$\sqrt{2}$:1
D.离开斜面所用的时间之比为4$\sqrt{3}$:1

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科目:高中物理 来源: 题型:选择题

8.如图甲所示,在匀强磁场中,一矩形金属线圈两次以不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动,产生的交变电动势随时间变化的e-t图象分别如图乙中曲线a、b所示,则(  )
A.两次t=0时刻穿过线圈的磁通量均为零
B.曲线a表示的交变电动势的频率为25Hz
C.曲线b表示的交变电动势的最大值为20V
D.曲线a、b对应的线圈转速之比为2:3

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科目:高中物理 来源: 题型:解答题

5.绳拉质量为M=20kg的物体,从静止开始以加速度a=2m/s2匀加速上升,4s内:
(1)绳的拉力做多少功?
(2)物体的动能改变多少?
(3)物体总的机械能增加多少?
(4)重力做多少功?(g取10m/s2,不计空气阻力)

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科目:高中物理 来源: 题型:实验题

12.某实验小组设计如图甲所示实验装置“探究加速度与力的关系”.已知小车的质量M,砝码盘的质量m0,打点计时器使用的交流电频率f=50Hz.
(1)探究方案的实验步骤
A.按图甲安装好实验装置;
B.调节木板的倾角,轻推小车后,使小车能沿长木板向下做匀速运动;
C.取下细绳和砝码盘,记下砝码盘中砝码的质量m
D.将小车紧靠计时器,接通电源后放开小车,得到一条打点清晰的纸带,由纸带求得小车的加速度a;
E.重新挂上细绳和砝码盘,改变砝码盘中砝码质量m,重复多次步骤,得到多组m、a.
(2)记录数据及数据分析
①实验中打出的其中一条纸带如图2所示,由该纸带可求得小车的加速度a=0.88m/s2
②实验小组认为小车受到的合外力F=mg,根据记录数据和纸带,将计算得到合外力和加速度填入设计的表中(表略);
③建立a-F坐标系,利用②中得到的表中数据描点得到如图丙所示的图线,根据图线,结论“小车加速度a与外力F成正比”是不成立(选填“成立”或“不成立”)的;已知图线延长线与横轴的交点A的坐标是(-0.08),由此可知,砝码盘的质量m0=0.008kg.(已知数据测量是准确的,重力加速度g取10m/s2
(3)方案评估
若认为小车受到的合外力等于砝码盘和砝码的总重力,即F=(m0+m)g,实验中随着F的增大,不再满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量要求,实验图象应为图丁中的A(填正确答案标号)

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科目:高中物理 来源: 题型:选择题

2.下列说法中正确的是(  )
A.当物体做自由落体运动时,重力对物体做负功
B.当物体做自由落体运动时,重力势能增大
C.当物体做斜抛运动时,在上升阶段其重力势能增大
D.当物体做斜抛运动时,在上升阶段重力对物体做正功

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科目:高中物理 来源: 题型:多选题

9.图中的图线为电子在某静电场中仅在电场力作用下的电势能随其位移的变化规律,其中0-2x0的图线为关于x=x0处的虚线对称的抛物线,2x0-3x0段的图线为倾斜的直线,其中φ1、φ2、φ3分别表示x0、2x0、3x0点的电势,则下列选项正确的是(  )
A.0-x0电子所受的电场力逐渐增大
B.电子在x0-2x0的运动过程中加速度大小不变,在2x0-3x0的过程中加速度为零
C.φ3<φ2<φ1
D.电子在x0-3x0的运动过程一直做减速运动

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科目:高中物理 来源: 题型:选择题

6.如图所示,足球被运动员踢出后,先后经过了1、2、3三个位置.已知位置2到地面的高度为h,足球的质量为m,重力加速度为g.则(  )
A.足球由位置1运动到位置2时,重力做功是mgh
B.足球由位置1运动到位置3时,重力做功是-mgh
C.足球由位置2运动到位置3时,重力势能的改变量是mgh
D.足球由位置2运动到位置3时,重力势能的改变量是-mgh

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科目:高中物理 来源: 题型:选择题

7.关于物体的运动,下列说法中正确的是(  )
A.物体做曲线运动时,它所受的合力一定不为零
B.做曲线运动的物体,有可能处于平衡状态
C.做曲线运动的物体,速度方向可能改变
D.做曲线运动的物体,所受的合外力的方向有可能与速度方向在一条直线上

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