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18.如图甲为探究“加速度与合外力、质量的关系”的实验装置示意图.

(1)下列做法正确的是AC(填字母代号)
A.调节滑轮的高度,使牵引小车的细绳与长木板保持平行
B.在调节木板倾斜度平衡小车受到的摩擦力时,应将沙桶通过定滑轮拴接在小车上
C.通过增减小车上的砝码改变小车质量M时,不需要重新调节木板的倾斜程度
D.求小车运动的加速度时,可用天平测出沙和沙桶的质量m及小车质量M,直接用公式a=$\frac{mg}{M}$求出
(2)某同学想用沙和沙桶的重力mg表示小车受到的合外力F,需要使沙和沙桶的质量远小于小车的质量(填远大于,远小于或近似于),该同学在保持小车质量不变的情况下,通过多次改变对小车的拉力,由实验数据作出a-F图象如图乙所示,图线不过原点的原因是平衡摩擦力过度,,小车的质量为2kg.

分析 探究加速度与拉力的关系实验时,要平衡摩擦力,平衡摩擦力时,要求小车在无动力的情况下平衡摩擦力,不需要挂任何东西.小车的加速度应根据打点计时器打出的纸带求出;平衡摩擦力时,是重力沿木板方向的分力等于摩擦力,即:mgsinθ=μmgcosθ,可以约掉m,只需要平衡一次摩擦力.根据牛顿第二定律求出绳子拉力与砝码桶及桶内砝码的总重力的关系,判断出在什么情况下砝码盘及盘内砝码的总重力在数值上近似等于小车运动时受到的拉力,由a=$\frac{F}{M}$可知,图象的斜率等于小车质量的倒数.

解答 解:(1)A、调节滑轮的高度,使牵引小车的细绳与长木板保持平行.故A正确;
B、在调节木板倾斜度平衡小车受到的滑动摩擦力时,不能将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在小车上.故B错误;
C、通过增减小车上的砝码改变质量时,不需要重新调节木板倾斜度.故C正确;
D、小车运动的加速度由纸带上的数据,使用逐差法求出,不能使用牛顿第二定律.故D错误.
故选:AC.
(2)对整体分析,根据牛顿第二定律得,a=$\frac{mg}{M+m}$,则绳子的拉力F=Ma=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$,当m<<M,即沙和沙桶的质量远小于小车和小车的质量时,沙和沙桶的总重力在数值上近似等于小车运动时受到的拉力,
根据图象可知,拉力为零时,小车的加速度不为零,可知平衡摩擦力过度,由a=$\frac{F}{M}$可知,图象的斜率等于小车质量的倒数,则小车的质量为$M=\frac{4}{2.2-0.2}=2kg$
故答案为:(1)AC;②远小于;平衡摩擦力过度;2

点评 探究加速与力的关系实验时,要平衡摩擦力、应根据纸带求出小车的加速度,掌握实验的实验注意事项是正确解题的关键.书本上的实验,我们要从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚.对于实验中要注意的事项,要知其原因.

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:实验题

8.某课外小组利用如图所示的装置研究合外力一定时,加速度与质量的关系.主要实验步骤如下:

①用天平测量并记录小桶(包括放在桶内的砝码)的质量m,滑块(包括加装在滑块两侧的铜片和固定在滑块上的加速度传感器)的质量M,每个钢片的质量;
②接通气泵,将滑块(不挂小桶)置于气垫导轨上,将固定在滑块上的加速度传感器调零,轻推滑块,观察滑块的运动.在滑块运动的大部分时间内,当加速度传感器的示数趋于0时,说明气垫导轨已经水平;
③挂上小桶和砝码,调整定滑轮的高度,使气垫导轨上方的细绳水平;
④将加速度传感器调零,在气垫导轨上合适位置释放滑块,记录加速度传感器的示数a;
⑤利用在滑块上增加钢片的方法改变滑块的质量M,重复步骤④…
数据记录及处理如下:
 实验次数 1 2 3 4 5 6
小桶质量m(单位:kg) 0.105
小桶重力mg(单位:N) 1.028
滑块质量M(单位:kg) 0.3970.496 0.596 0.696 0.7960.896 
$\frac{1}{M}$(单位:kg-1 2.5192.016 1.678 1.437 1.256 1.116 
$\frac{1}{M+m}$(单位:kg-1 1.9921.664 1.427 1.248 1.110 0.999 
滑块加速度的测量值a(单位:m/s2 2.0141.702 1.460 1.268 1.110 1.004 
滑块加速度的理论值a0(单位:m/s2 2.0481.711 1.467 1.283 1.141 
请回答下列问题:
(1)实验步骤②中的横线上应填写趋于0;
(2)上表中,滑块加速度的理论值是在忽略阻力的情况下根据牛顿第二定律计算得出的,其表达式是$\frac{mg}{M+m}$(用表中物理量的符号表示),最后一行的空格内的数据是1.027m/s2
(3)观察上表中最后两行,滑块加速度的理论值均大于其测量值,原因可能是受到阻力作用(写出一个原因即可);
(4)根据上表正确描点,绘制了下列四个图象,根据图象D(从A、B、C、D中至少选填一个)可得出结论:在实验误差范围内,当小桶的重力mg一定时,加速度与滑块、小桶组成的系统的质量成反比.

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9.如图所示,穿在一根光滑固定杆上的小球A、B通过一条跨过定滑轮的细绳连接,杆与水平面成θ角,不计所有摩擦,当两球静止时,OA绳与杆的夹角为θ,OB绳沿竖直方向,则下列说法正确的是(  )
A.A可能受到2个力的作用B.B可能受到3个力的作用
C.A、B的质量之比为tanθ:1D.A、B的质量之比为1:tanθ

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6.如图,A、B、C三个木块的质量均为m.置于光滑的水平面上,B、C之间有一轻质弹簧,弹簧的两端与木块接触可不固连.将弹簧压紧到不能再压缩时用细线把B和C紧连,使弹簧不能伸展,以至于B、C可视为一个整体.现A以初速v0沿B、C的连线方向朝B运动,与B相碰并粘合在一起.以后细线突然断开,弹簧伸展,从而使C与A、B分离.已知C离开弹簧后的速度恰为v0.求弹簧释放的势能.

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3.2015年8月2日,喀山游泳世锦赛跳水男子10米台决赛,邱波夺金实现世锦赛三连冠,邱波跳水比赛可简化为先做竖上抛运动,到达最高点后做自由落体运动,最后落入水中,若不计空气阻力,取竖直向上为正方向,假设入水时水的阻力大于重力且随速度减小而减小,并将邱波看成质点,则邱波从起跳到入水至水最深处过程中,下列v-t图象最能反映他的运动的是(  )
A.B.C.D.

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10.如图所示,实线是沿x轴正方向传播的一列简谐横波在t=0时刻的波形图,虚线是这列波在t=0.2s时刻的波形图,在下列说法正确的是(  )
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(1)小物块B运动到最低点时的速度的大小.
(2)小物块B从释放到第一次到达最低点时对滑块A的压力大小.

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1.下列说法中正确的是(  )
A.做简谐运动的质点,其振动能量与振幅无关
B.泊松亮斑是光的衍射现象,玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象
C.真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,与光源和观察者的运动无关
D.在“用单摆测定重力加速度”的实验中,为使实验结果较为准确,应选用10cm长的细线和小铁球
E.当频率一定的声源向着静止的接收器加速运动时,接收器收到的声波频率增大

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