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.由实验测得某弹簧的弹力F与长度L的关系如图2-3-19所示.则该弹簧的原长L为多少,劲度系数k为多少?
图2-3-19
【解析】:当弹簧的弹力为零时,弹簧处于原长状态,由图可以知道L=15 cm.当弹簧长度为5 cm时弹力大小为300 N,对应弹簧的压缩量为10 cm,由胡克定律F=k·x得:
k===30 N/cm=3×103 N/m.
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. 如图所示,在水平地面上放一质量为m的物体,物体上端与劲度系数为k的轻弹簧相连.在弹簧上端施加竖直向上的力F,使弹簧上端从弹簧自然状态由静止开始竖直向上做加速度为a的匀加速直线运动.问力F至少作用多长时间才能将物体拉起?写出在这段时间内拉力F随时间t的变化关系式.
图2-3-20
【解析】:恰好将物体拉起时,所用时间最短,此时弹簧的弹力恰好等于物体的重力,由此得kx=mg,解得x=,
由x=at2得t= = .
由于弹簧是轻弹簧,故拉力F始终与弹簧弹力大小相等,即F=kx=kat2,0≤t≤.
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利用打点计时器探究加速度与力、质量关系的实验中,以下做法正确的是( )
A.平衡摩擦力时,应将重物用细绳通过定滑轮系在小车上
B.每次改变小车质量时,不需要重新平衡摩擦力
C.平衡摩擦力时,小车后面的纸带必须连好,打点计时器处于工作状态
D.若纸带上的点分布均匀,说明已平衡了摩擦力
【解析】:选BCD.因为小车在运动时要受到阻力,纸带与打点计时器间也有阻力,将长木板一端垫高一些,利用小车重力沿斜面向下的分力来平衡摩擦力,此时不能将重物用细绳通过定滑轮系在小车上.
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在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,下列做法和理由正确的是( )
A.实验中所用电源为低压直流电源
B.实验中纸带和细绳应与长木板严格平行,使力作用在物体运动方向的直线上
C.实验时,先放开小车,后接通电源
D.“重物的质量远小于小车的质量”这一条件如不满足,对探究过程也不会产生影响
【解析】:选B.实验中所用电源为低压交流电源,频率为50 Hz,故A项错.实验时应先接通电源,打点计时器正常工作后,放开小车,故C错.实验中必须满足“重物的质量远小于小车的质量”,故D项错.选B项.
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如图是某些同学根据实验数据画出的图像,下列说法中正确的是( )
图3-2-4
A.形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大
B.形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小
C.形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大
D.形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小
【解析】:选AD.图甲和图丙是小车的质量确定不变,图甲中F=0时,即不施加拉力就有加速度,说明长木板的倾角过大,A正确;图丙中,当拉力达到某一值前没有加速度,说明平衡摩擦力不足,即长木板倾角过小,故C错误;乙和丁是对小车的拉力F确定不变,乙图中,=0时,即小车的质量无穷大时还有加速度,说明平衡摩擦力过度,木板倾角过大,B错误;丁图是小车的质量小到一定程度才有加速度,说明平衡摩擦力不足,木板倾角过小,故D正确.
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.如图所示,是某次利用气垫导轨探究加速度与力、质量关系的实验装置安装完毕后的示意图,图中A为砂桶和砂,B为定滑轮,C为滑块及上面添加的砝码,D为纸带,E为电火花计时器,F为蓄电池,电压为6 V,G是电键,请指出图中的三处错误:
图3-2-5
(1)_______________________________________________________________________;
(2)_______________________________________________________________________;
(3)_______________________________________________________________________.
【解析】:(1)B接滑块的细线应水平(或与导轨平行)
(2)C滑块离计时器太远
(3)E电火花计时器用的是220 V的交流电,不能接直流电
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.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,备有下列器材:A.电火花计时器;B.天平;C.秒表;D.交流电源;E.电池;F.纸带;G.细绳、砝码、滑块(可骑在气垫导轨上)H.气垫导轨(一端带定滑轮);I.毫米刻度尺;J.小型气泵
(1)实验中应选用的器材有________________________________________________________________________;
实验的研究对象________________________________________________________________________.
(2)本实验分两大步骤进行:①________________________________________________________________________;
②________________________________________________________________________.
【解析】:本实验的重点是:在m一定时,根据不同力作用下打出的纸带,求出加速度;F一定时,根据不同质量条件下打出的纸带,求出加速度,故只要明确电火花计时器及气垫导轨的工作条件,则不难将器材选出.
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“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图3-2-6甲所示.
图3-2-6
(1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中,打出了一条纸带如图乙所示.计时器打点的时间间隔为0.02 s.从比较清晰的点起,每5个点取一个计数点,量出相邻计数点之间的距离.该小车的加速度a=________m/s2.(结果保留两位有效数字)
(2)平衡摩擦力后,将5个相同的砝码都放在小车上.挂上砝码盘,然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中,测量小车的加速度.小车的加速度与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表:
砝码盘中砝码总重力F(N) | 0.196 | 0.392 | 0.588 | 0.784 | 0.980 |
加速度a (m·s-2) | 0.69 | 1.18 | 1.66 | 2.18 | 2.70 |
请根据实验数据作出a-F的关系图像.
图3-2-7
(3)根据提供的实验数据作出的a-F图线不通过原点,请说明主要原因.
【解析】:(1)a==m/s2=0.16 m/s2或a==m/s2=0.15 m/s2.
(2)如图所示
(3)小车、砝码盘和砝码组成的系统所受合外力为砝码盘和砝码的总重力,而表中数据漏计了砝码盘的重力,导致合力F的测量值小于真实值,a-F的图线不过原点.
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用一个水平力推放在地面上的木箱,没有推动,下列说法中正确的是( )
A.水平推力小于木箱受到的摩擦力
B.水平推力等于木箱受到的摩擦力
C.木箱的运动趋势与水平力方向相反
D.木箱受到的合力不为零
【解析】:选B.木箱之所以不动,是因为水平推力小于木箱受到的最大静摩擦力.物体静止时受到静摩擦力作用,大小等于水平推力,木箱的运动趋势与水平推力的方向相同.木箱静止,合力为零.
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物体与支持面间有滑动摩擦力时,下列说法正确的是( )
A.物体与支持面间的压力越大,滑动摩擦力越大
B.物体与支持面间的压力不变,动摩擦因数一定,接触面积越大,滑动摩擦力越大
C.物体与支持面间的压力不变,动摩擦因数一定,速度越大,滑动摩擦力越大
D.动摩擦因数一定,物体与支持面间的压力越大,滑动摩擦力越大
【解析】:选D.根据滑动摩擦力的表达式f=μN,所以D项正确;A项中仅仅强调了物体间的压力,但忽略了物体间的动摩擦因数,所以A项错误;滑动摩擦力与物体间的接触面积和相对运动速度的大小均无关,所以B、C错误.
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