【题目】某同学验证物体质量一定时加速度与合力的关系,实验装置如图所示。主要思路是,通过改变悬挂小钩码的质量,改变小车所受拉力,并测得小车的加速度。将每组数据在坐标纸上描点、画线,观察图线特点。
(1)实验中为使小钩码的重力近似等于小车所受拉力,则钩码的质量m和小车质量M应该满足的关系为:___________。
(2)如图所示为本实验中得到的一条清晰纸带,纸带上两相邻计数点的时间间隔为T,测量其中x1、x2、x3、x4、x5、x6。为了尽量减小误差,则用T、x1、x2…x6表示小车加速度大小a=_______________。
(3)经过6次实验,获得了6组对应的小车所受合力F、小车加速度a的数据,在坐标纸上描点、画线,得到如图所示的a-F图线。发现图线不过原点,经排查发现:并非人为的偶然误差所致,那么,你认为出现这种结果的原因可能是: 。学习牛顿第二定律后,你认为,图中图线的斜率表示 。
【答案】(1)M>>m;(2);
(3)没有平衡摩擦力或平衡不够;小车质量M的倒数。
【解析】试题分析:(1)根据牛顿第二定律得:
对m:mg-F拉=ma
对M:F拉=Ma
解得:
当m<<M时,即当钩码的总重力要远小于小车的重力,绳子的拉力近似等于钩码的总重力.
(2)根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小,则有:
x4-x1=3a1T2
x5-x2=3a2T2
x6-x3=3a3T2
为了更加准确的求解加速度,我们对三个加速度取平均值,得: a=(a1+a2+a3)
即小车运动的加速度计算表达式为:
(3)a-F图象不过原点而有横轴截距,说明当挂上钩码后加速度仍不为零,说明没有平衡摩擦力或平衡不够;根据可知a-F图象的斜率表示小车质量M的倒数。
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【题目】如图甲所示,平行金属板M、N相距为d,两板上所加交变电压UMN如图乙所示(U0未知),紧邻两板右侧建有xOy坐标系,两板中线与x轴共线。现有大量质量为m、电荷量为-e的电子以初速度v0平行于两板沿中线持续不断的射入两板间。已知t=0时刻进入两板间的电子穿过两板间的电场的时间等于所加交变电压的周期T,出射速度大小为2v0,且所有电子都能穿出两板,忽略电场的边缘效应及重力的影响,求:
(1)U0的大小;
(2)时刻进入电场的电子打在y轴上的坐标;
(3)在y轴右侧有一个未知的有界磁场区域,磁感应强度的大小为B,方向乖直纸面向外。从O点射出电场的电子经过磁场区域后恰好垂直于x轴向上通过坐标为(a,0)的P点,求B的范围。
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【题目】在一次课外活动中,某同学用图甲所示装置测量放在水平光滑桌面上铁块A与金属板B间的动摩擦因数。已知铁块A的质量mA=0.5 kg,金属板B的质量mB=1 kg。用水平力F向左拉金属板B,使其一直向左运动,稳定后弹簧秤示数的放大情况如图甲所示,则A,B间的摩擦力Ff=______N,A,B间的动摩擦因数μ=____。(g取10 m/s2)。该同学还将纸带连接在金属板B的后面,通过打点计时器连续打下一系列的点,测量结果如图乙所示,图中各计数点间的时间间隔为0.1 s,可求得拉金属板的水平力F=________N
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【题目】如图所示,两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ相距L=1m,上端连接一个阻值R=1Ω的电阻,导轨平面与水平面夹角θ=37°,长为L的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上,且始终与导轨接触良好,整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。已知金属棒ab的质量为m=1kg、阻值R′=1Ω,磁场的磁感应强度B=1T,重力加速度g=10m/s2,导轨电阻不计。现闭合开关,金属棒ab从静止开始运动,若金属棒下滑距离为s=20m时速度恰达到最大(sin37°=0.6,cos37°=0.8),求:
(1)金属棒刚开始运动时的加速度;
(2)金属棒的最大速度;
(3)金属棒由静止开始下滑位移为s的过程中,金属棒上产生的焦耳热。
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【题目】在做“研究匀变速直线运动”的实验中,利用打点计时器在纸带上打出了一系列的点,如图所示.设各相邻记数点之间的距离分别为s1、s2、s3、…、s6,相邻两记数点间的时间间隔为T,则下列关系式中正确的是 ( )
A.s2-s1=aT2B.s4-s1=3aT2
C.s1=aT2D.打点2时物体的速度为v2=
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【题目】如图所示,光滑斜面倾角为37°,一带有正电的小物块质量为m,电荷量为q,置于斜面上,当沿水平方向加如图所示的匀强电场时,带电小物块恰好静止在斜面上,从某时刻开始,电场强度变为原来的,求:
(1)原来的电场强度.
(2)物块运动的加速度.
(3)沿斜面下滑距离为L时物块的速度.(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2)
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【题目】“用光电门研究物体的运动”的实验中,气垫导轨上的滑块通过光电门时,滑块上的遮光条将光遮住,电子计时器可自动记录遮光时间,测得遮光条的宽度,滑块通过光电门时的瞬时速度大小可近似为遮光条的宽度与遮光时间的比值。
(1)若某次实验记录的时间为t,测得遮光条的宽度为d,则此次实验中滑块通过光电门时的瞬时速度大小可表示为v=___________(用对应物理量的符号表示)
(2)为使(1)中结果更接近滑块通过光电门时的瞬时速度,下列措施可行的是_____(填选项前的字母)。
A.换用宽度更宽的遮光条
B.换用宽度更窄的遮光条
C.使滑块的释放点更靠近光电门
D.减小气垫导轨与水平面的夹角
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【题目】如图1所示是在做“验证牛顿第二定律”的实验时的装置,实验中使用的是电火花打点计时器,所用的电源是________(填“直流”或“交流”)电源,电压为________V,频率是50Hz.放在水平桌面的小车(包括里面的钩码)的总质量为M,悬挂的每个钩码的质量为m.挂一个钩码时,水平木板上的小车恰好匀速运动,挂5个同样钩码时小车带动的纸带如图2所示,每相邻两点之间有四个点没有画出来,纸带上数字的单位是厘米,都是该点到点“0”的距离,该纸带________(填“是”或“不是”)从开始的“0”点就做匀加速直线运动.小车做匀加速直线运动段的加速度a=________m/s2(保留三位有效数字),g=9.8m/s2,=________(用分数表示).
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【题目】图甲中,质量为M 的长木板静置于光滑水平面上,其上放置一质量为m 的小滑块。当木板受到随时间t 变化的水平拉力F 作用时,其加速度a 与F 的关系如图乙所示。取g=10m/s2,则( )
A. 滑块的质量m=4kg
B. 木板的质量M=2kg
C. 当F=8N 时,滑块的加速度为3m/s2
D. 滑块与木板间的动摩擦因素为0.1
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