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在用DIS研究小车加速度与外力的关系时,某实验小组先用如图(a)所示的实验装置,重物通过滑轮用细线拉小车,位移传感器(发射器)随小车一起沿倾斜轨道运动,位移传感器(接收器)固定在轨道一端.实验中把重物的重力作为拉力F,改变重物重力重复实验四次,列表记录四组数据.

a/ms-22.012.984.026.00
F/N1.002.003.005.00
(1)F/N实验中使用位移传感器和计算机,可以便捷地获取信息和处 理信息,所获取的信息是______;
(2)在坐标纸上作出小车加速度a和拉力F的关系图线;
(3)从所得图线分析该实验小组在操作过程中的不当之处是:______
(4)如果实验时,在小车和重物之间接一个不计质量的微型力传感器,如图(b)所示.从理论上分析,该实验图线的斜率将______.(填“变大”,“变小”,“不变”)

解:(1)位移传感器是专门用来测量位移的仪器,所以使用位移传感器和计算机,所获得的信息是在连续相等时间内的位移.
(2)a-F图象如图所示

(3)由图象可知,当=0时,a大于0,说明小车会加速运动,表明在平衡摩擦力时倾角过大.
(4)根据牛顿第二定律可知,对小车应有F=Ma,即a==,此时a-F图象的斜率为k=
再对重物应有mg-F=ma,联立可得a=,若把mg当做F,则应有a=,此时a-F图象实际斜率为k′=,所以k>k′,
所以图象的斜率大于实际的斜率,即斜率变大.
故答案为(1)在连续相等时间内的位移
(2)如图
(3)平衡摩擦力时倾角过大
(4)大于
分析:本题(1)的关键是明确位移传感器的含义及使用方法;(3)题的关键是明确该实验需要平衡摩擦力,否则作出的a-F图象将不过原点,注意纵轴截距与横轴截距的含义;(4)题的关键是分别对小车和重物列出牛顿第二定律方程,写出a与mg的函数方程,然后再根据斜率的概念讨论即可.
点评:关于牛顿第二定律实验要明确以下几点:①为什么要求平衡摩擦力;②为什么要求重物质量m<<小车质量M;图象不过原点与弯曲的原因是什么.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解

精英家教网(1)一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生交变电流,其电动势表达式为e=311sin314t(V).已知线圈匝数是100,面积为0.02m2,则匀强磁场的磁感强度B=
 
T(保留一位有效数字),当线圈从中性面开始转过3π/4 时,电动势的瞬时值为
 
V.
(2)如图为用DIS(位移传感器、数据采集器、计 算机)研究加速度和力的关系的实验装置.实验前已平衡摩擦力.精英家教网
①实验中采用控制变量法,应保持
 
不变,用钩  码所受的重力作为小车所受的
 
,用DIS测小车的加速度.
②改变所挂钩码的数量,多次重复测量.根据测得的多组数据可 画出a-F关系图线(如图所示).分析此图线的OA段可得出的实验结论是
 
.此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是:
A.小车与轨道之间存在摩擦    B.导轨保持了水平状态
C.所挂钩码的总质量太大      D.所用小车的质量太大
(3)在“测电池的电动势和内阻”的实验中,测量对象为1节新的干电池.某同学用图甲所示电路测量时,在较大范围内调节滑动变阻器,发现电压表读数变化不明显,估计是因为电池较新造成.为了提高实验精度,该同学采用图乙所示电路.实验室提供的器材有:量程3V的电压表;量程0.6A的电流表(具有一定内阻);定值电阻R0(阻值未知,约几欧姆);滑动变阻器R1(0~10Ω),滑动变阻器R2(0~200Ω);单刀单掷开关S1、单刀双掷开关S2,导线若干.精英家教网
①乙电路中,加接电阻R0有两方面的作用,一是方便实验操作和数据测量,二是
 

②为方便实验调节且能较准确地进行测量,滑动变阻器应选用
 
(填R1或R2).
③开始实验之前,S1、S2都处于断开状态.现在开始实验:
A、闭合S1,S2打向1,测得电压表的读数U0,电流表的读数为I0
B、闭合S1,S2打向2,改变滑动变阻器的阻值,当电流表读数为I1时,电压表读数为U1;当电流表读数为I2时,电压表读数为U2.则新电池电动势的表达式为E=
 
,内阻的表达式r=
 

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科目:高中物理 来源:2010-2011学年天津市南开区高三一模考试理综物理部分 题型:实验题

(1)(4分)一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生交变电流,其电动势表达式为e = 311sin314t(v).已知线圈匝数是100,面积为0.02m2,则匀强磁场的磁感强度       B =        T(保留一位有效数字),当线圈从中性面开始转过3π/4 时,电动势的瞬时值为    V.

(2)(6分)如图为用DIS(位移传感器、数据采集器、计 算机)研究加速度和力的关系的实验装置.实验前已平衡摩擦力.

①实验中采用控制变量法,应保持___不变,用钩  码所受的重力作为小车所受的___,用DIS测小车的加速度.

②改变所挂钩码的数量,多次重复测量。根据测得的多组数据可 画出a-F关系图线(如图所示).分析此图线的OA段可得出的实验结论是______.此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是:

A.小车与轨道之间存在摩擦       B.导轨保持了水平状态

C.所挂钩码的总质量太大         D.所用小车的质量太大

(3)(8分)在“测电池的电动势和内阻”的实验中,测量对象为1节新的干电池.某同学用图甲所示电路测量时,在较大范围内调节滑动变阻器,发现电压表读数变化不明显,估计是因为电池较新造成。为了提高实验精度,该同学采用图乙所示电路.实验室提供的器材有: 量程3V的电压表;量程0.6A的电流表(具有一定内阻);定值电阻R0(阻值未知,约几欧姆);滑动变阻器R1(0 ~ 10Ω),滑动变阻器R2(0 ~ 200Ω);单刀单掷开关S1、单刀双掷开关S2,导线若干.

   

①乙电路中,加接电阻R0有两方面的作用,一是方便实验操作和数据测量,二是___  .

②为方便实验调节且能较准确地进行测量,滑动变阻器应选用        (填R1或R2).

③开始实验之前,S1、S2都处于断开状态.现在开始实验:

A、闭合S1,S2打向1,测得电压表的读数U0,电流表的读数为I0;

B、闭合S1,S2打向2,改变滑动变阻器的阻值,当电流表读数为I1时,电压表读数为U1;当电流表读数为I2时,电压表读数为U2.则新电池电动势的表达式为E =        ,内阻的表达式r =        .

 

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科目:高中物理 来源:2011年天津市南开区高考物理一模试卷(解析版) 题型:解答题

(1)一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生交变电流,其电动势表达式为e=311sin314t(V).已知线圈匝数是100,面积为0.02m2,则匀强磁场的磁感强度B=______T(保留一位有效数字),当线圈从中性面开始转过3π/4 时,电动势的瞬时值为______V.
(2)如图为用DIS(位移传感器、数据采集器、计 算机)研究加速度和力的关系的实验装置.实验前已平衡摩擦力.
①实验中采用控制变量法,应保持______不变,用钩  码所受的重力作为小车所受的______,用DIS测小车的加速度.
②改变所挂钩码的数量,多次重复测量.根据测得的多组数据可 画出a-F关系图线(如图所示).分析此图线的OA段可得出的实验结论是______.此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是:
A.小车与轨道之间存在摩擦    B.导轨保持了水平状态
C.所挂钩码的总质量太大      D.所用小车的质量太大
(3)在“测电池的电动势和内阻”的实验中,测量对象为1节新的干电池.某同学用图甲所示电路测量时,在较大范围内调节滑动变阻器,发现电压表读数变化不明显,估计是因为电池较新造成.为了提高实验精度,该同学采用图乙所示电路.实验室提供的器材有:量程3V的电压表;量程0.6A的电流表(具有一定内阻);定值电阻R(阻值未知,约几欧姆);滑动变阻器R1(0~10Ω),滑动变阻器R2(0~200Ω);单刀单掷开关S1、单刀双掷开关S2,导线若干.
①乙电路中,加接电阻R有两方面的作用,一是方便实验操作和数据测量,二是______.
②为方便实验调节且能较准确地进行测量,滑动变阻器应选用______(填R1或R2).
③开始实验之前,S1、S2都处于断开状态.现在开始实验:
A、闭合S1,S2打向1,测得电压表的读数U,电流表的读数为I
B、闭合S1,S2打向2,改变滑动变阻器的阻值,当电流表读数为I1时,电压表读数为U1;当电流表读数为I2时,电压表读数为U2.则新电池电动势的表达式为E=______,内阻的表达式r=______.

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科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解

(1)一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生交变电流,其电动势表达式为e = 311sin314t(v).已知线圈匝数是100,面积为0.02m2,则匀强磁场的磁感强度       B =        T(保留一位有效数字),当线圈从中性面开始转过3π/4 时,电动势的瞬时值为    V.

(2)如图为用DIS(位移传感器、数据采集器、计 算机)研究加速度和力的关系的实验装置.实验前已平衡摩擦力.

①实验中采用控制变量法,应保持___不变,用钩  码所受的重力作为小车所受的___,用DIS测小车的加速度.

②改变所挂钩码的数量,多次重复测量。根据测得的多组数据可 画出a-F关系图线(如图所示).分析此图线的OA段可得出的实验结论是______.此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是:

A.小车与轨道之间存在摩擦       B.导轨保持了水平状态

C.所挂钩码的总质量太大         D.所用小车的质量太大

(3)在“测电池的电动势和内阻”的实验中,测量对象为1节新的干电池.某同学用图甲所示电路测量时,在较大范围内调节滑动变阻器,发现电压表读数变化不明显,估计是因为电池较新造成。为了提高实验精度,该同学采用图乙所示电路.实验室提供的器材有: 量程3V的电压表;量程0.6A的电流表(具有一定内阻);定值电阻R0(阻值未知,约几欧姆);滑动变阻器R1(0 ~ 10Ω),滑动变阻器R2(0 ~ 200Ω);单刀单掷开关S1、单刀双掷开关S2,导线若干.

   

①乙电路中,加接电阻R0有两方面的作用,一是方便实验操作和数据测量,二是___  .

②为方便实验调节且能较准确地进行测量,滑动变阻器应选用        (填R1或R2).

③开始实验之前,S1、S2都处于断开状态.现在开始实验:

A、闭合S1,S2打向1,测得电压表的读数U0,电流表的读数为I0;

B、闭合S1,S2打向2,改变滑动变阻器的阻值,当电流表读数为I1时,电压表读数为U1;当电流表读数为I2时,电压表读数为U2.则新电池电动势的表达式为E =        ,内阻的表达式r =        .

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科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解

(1)(4分)一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生交变电流,其电动势表达式为e =311sin314t(v).已知线圈匝数是100,面积为0.02m2,则匀强磁场的磁感强度      B =        T(保留一位有效数字),当线圈从中性面开始转过3π/4 时,电动势的瞬时值为    V.

(2)(6分)如图为用DIS(位移传感器、数据采集器、计 算机)研究加速度和力的关系的实验装置.实验前已平衡摩擦力.

①实验中采用控制变量法,应保持___不变,用钩  码所受的重力作为小车所受的___,用DIS测小车的加速度.

②改变所挂钩码的数量,多次重复测量。根据测得的多组数据可 画出a-F关系图线(如图所示).分析此图线的OA段可得出的实验结论是______.此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是:

A.小车与轨道之间存在摩擦      B.导轨保持了水平状态

C.所挂钩码的总质量太大         D.所用小车的质量太大

(3)(8分)在“测电池的电动势和内阻”的实验中,测量对象为1节新的干电池.某同学用图甲所示电路测量时,在较大范围内调节滑动变阻器,发现电压表读数变化不明显,估计是因为电池较新造成。为了提高实验精度,该同学采用图乙所示电路.实验室提供的器材有:量程3V的电压表;量程0.6A的电流表(具有一定内阻);定值电阻R0(阻值未知,约几欧姆);滑动变阻器R1(0 ~ 10Ω),滑动变阻器R2(0 ~ 200Ω);单刀单掷开关S1、单刀双掷开关S2,导线若干.

   

①乙电路中,加接电阻R0有两方面的作用,一是方便实验操作和数据测量,二是___  .

②为方便实验调节且能较准确地进行测量,滑动变阻器应选用        (填R1或R2).

③开始实验之前,S1、S2都处于断开状态.现在开始实验:

A、闭合S1,S2打向1,测得电压表的读数U0,电流表的读数为I0;

B、闭合S1,S2打向2,改变滑动变阻器的阻值,当电流表读数为I1时,电压表读数为U1;当电流表读数为I2时,电压表读数为U2.则新电池电动势的表达式为E =        ,内阻的表达式r =        .

 

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