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5.某实验小组应用如图1所示装置“探究加速度与物体受力的关系”,已知小车的质量为M,砝码及砝码盘的总质量为m,所使用的打点计时器所接的交流电的频率为50Hz.实验步骤如下:
A.按图1所示安装好实验装置,其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直;
B.调节长木板的倾角,取下砝码盘,接通电源后,轻推小车后,使小车与纸带一起能沿长木板向下匀速运动;
C.挂上砝码盘,接通电源后,再放开小车,打出一条纸带,由纸带求出小车的加速度;
D.改变砝码盘中砝码的质量,重复步骤C,求得小车在不同合力作用下的加速度.
根据以上实验过程,回答以下问题:
(1)对于上述实验,下列说法正确的是D.
A.小车的加速度与砝码盘的加速度大小相等
B.砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量
C.弹簧测力计的读数应为砝码和砝码盘总重力的一半
D.与小车相连的轻绳与长木板一定要平行
(2)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(结果保留两位有效数字)
(3)在小车质量保持不变的情况下,由本实验得到的数据作出小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系图象(如图3),与本实验相符合的是A.

分析 (1)根据实验原理,可知小车的加速度与砝码盘的加速度不等,但弹簧测力计的读数为小车所受合外力,砝码加速度向下,处于失重状态,不需要砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量的条件;
(2)在匀变速直线运动中连续相等时间内的位移差为常数,根据作差法求解加速度;
(3)数据作出小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系图象,应该是过原点的一条倾斜直线.

解答 解:(1)A、在相等小车的位移是砝码和砝码盘位移的2倍,根据x=$\frac{1}{2}a{t}^{2}$知,小车的加速度是砝码盘加速度的2倍,故A错误.
B、绳子的拉力可以通过弹簧测力计测出,不需要满足砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量,故B错误.
C、根据mg-2F=ma得,F小于砝码和砝码盘总重力的一半,故C错误.
D、实验时雨小车相连的轻绳一定要与长木板平行,故D正确.
故选:D.
(2)根据△x=aT2,运用逐差法得,a=$\frac{(7.75+8.64-6.00-6.87)×1{0}^{-2}}{4×0.01}$m/s2=0.88m/s2
(3)由题意可知,小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系应该是成正比,即为过原点的一条倾斜直线,故A符合;
故答案为:(1)D (2)0.88 (3)A.

点评 解答实验问题的关键是正确理解实验原理,加强基本物理知识在实验中的应用,同时不断提高应用数学知识解答物理问题的能力;
掌握求加速度的方法,注意单位的统一,同时理解由图象来寻找加速度与合力的关系.

练习册系列答案
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下列说法中,正确的是()

A.物体沿半径为R的圆周运动一周,平均速度为零

B.物体沿半径为R的圆周运动一周,平均速率为零

C.物体某时刻速度为v,则该物体下一时刻的速度也为v

D.物体某时刻速度为v,则该物体下一时刻的速度不一定为v

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科目:高中物理 来源: 题型:实验题

16.如图1所示,一端带有定滑轮的长木板上固定有甲、乙两个光电门,与之相连的计时器可以显示带有遮光片的小车在其间的运动时间,与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质测力计能显示挂钩处所受的拉力.

(1)在探究“质量一定时,加速度与合外力的关系”时,要使测力计的示数等于小车所受合外力,必须进行的操作是平衡摩擦力.然后保证小车的质量不变,多次向砂桶里加砂,测得多组a和F的值,画出的a-F图象2是C.
(2)在探究“合外力一定时,加速度与质量的关系”时,先测出小车质量m,再让小车从靠近光电门甲处由静止开始运动,读出小车在两光电门之间的运动时间t.改变小车质量m,测得多组m、t的值,建立坐标系描点作出图线.图3中能直观得出“合外力一定时,加速度与质量成反比”的图线是C.
(3)如果用精度为0.02mm的游标卡尺测量遮光片宽度,看到部分刻度如图4所示,则正确的读数结果应该是1.010cm.

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13.在点电荷+Q的电场中,将一个q=2.0×10-7C的正点电荷从A点移至无穷远处,电场力做了2.0×10-5J的正功;选无穷远处电势φ=0,则该点电荷在A点的电势能EpA=2.0×10-5J,A点的电势φA=100V.

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20.某实验小组利用如图甲所示实验装置进行“探究加速度与合外力的关系”的实验,并根据所测实验数据得到如图乙所示的a-F图象,其中一次实验打出的纸带如图丙所示,图中相邻计数点间时间间隔T=0.10s.

(1)根据纸带上的数据求小车的加速度a=0.92m/s2(结果保留2位有效数字)
(2)由于实验得到a-F图象与实验预期不相符,该小组对以下几个关键操作进行了分析:
A.用天平测小车质量时,为使小车质量能取为400克,往小车上加了适量细砂,实验中小车每次运动到木板末端时细砂有部分抖落
B.平衡摩擦力时,将垫木缓慢向滑轮方向移动直至小车开始运动
C.改变合外力时,为能在短时间内多测几组数据而避免反复使用天平测砂和砂桶的质量,实验时未使用砂桶而改用钩码组,每次增加10克的钩码直至测得8组数据
D.利用纸带求加速度时,为减少数据测量与计算,直接测量SAD和SDG两组数据求解
①造成图线未过原点的操作是B(填写相应操作选项字母)
②造成图线后部向下弯曲的操作是C(填写相应操作选项字母)

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10.小虎同学用力将质量为1.0kg的物体由静止竖直向上提高1.0m,物体获得2.0m/s的速度,关于物体的这一运动过程,下列说法正确的是(  )
A.物体一定做匀加速运动B.小虎对物体做功为12J
C.合外力对物体做的功为12JD.物体克服重力做功为10J

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17.在“验证机械能守恒定律”的实验中,质量m=1kg的重锤在下落过程中,纸带上打出了一系列的点,如图所示.在“验证机械能守恒定律”的实验中,质量m=1kg的重锤在下落过程中,纸带上打出了一系列的点,如图所示.相邻计数点时间间隔为T=0.02s,g取9.8m/s2

①纸带的(选择“左”、“右”) 端与重锤相连,打点计时器打下计数点B时,物体的速度vB=0.97m/s(保留两位有效数字);
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14.如图所示,金属杆a从离地高为0.8m处从静止开始沿弧形轨道下滑,轨道的水平部分有竖直向上磁感应强度为B的匀强磁场,水平轨道足够长,其上原来放一个金属杆b.已知杆a的质量为1Kg,杆的质量为3Kg,不计一切摩擦,杆a、b的电阻之比为Ra:Rb=1:2,其余电阻不计,g取10m/s2,以下说法正确的是(  )
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15.在匀速圆周运动过程中,下列描述运动快慢的物理量会发生变化的是(  )
A.频率B.线速度C.角速度D.周期

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