- 实验:探究加速度与力、质量的关系
- 共699题
某实验小组利用图示的装置探究加速度与力、质量的关系.
(1)下列做法正确的是______
A.调节滑轮的高度,使牵引木块的细绳与轨道保持平行
B.实验时,先放开小车再接通打点计时器的电源
C.在调节轨道倾斜度平衡摩擦力时,应把纸带与小车连接并将纸带穿过打点计时器的限位孔
D.在调节轨道倾斜度平衡摩擦力时,应将装有砝码的砝码盘通过定滑轮拴到木块上
(2)为使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,应满足的条件是砝码盘及盘内砝码的总质量______小车和小车上钩码的总质量(填远大于、远小于或近似于)
正确答案
(1)A、调节滑轮的高度,使牵引木块的细绳与轨道保持平行,使得拉力等于小车的合力.故A正确.
B、实验时应先接通电源,再释放小车.故B错误.
C、调节轨道倾斜度平衡摩擦力时,应把纸带与小车连接并将纸带穿过打点计时器的限位孔.故C正确.
D、平衡摩擦力时,不能将装有砝码的砝码盘通过定滑轮连接在小车上.故D错误.
故选:AC.
(2)根据牛顿第二定律得,整体的加速度a=,则绳子的拉力F=Ma=
=
,知砝码以及砝码盘的质量远小于小车和小车上钩码的总质量时,绳子的拉力等于砝码和砝码盘的重力.
故答案为:(1)AC(2)远小于
在“探究加速度与力、质量的关系”的实验课上,有甲、乙、丙、丁四位同学分别根据自己所测得的实验数据,在同一个a-F坐标系中画出了四条不同的a-F图线,如图所示,试根据此图完成以下各题:
(1)实验中有两位同学忘记了一个重要实验步骤,此步骤是_________________________,这两位同学是___________;其余两位同学中,对本实验步骤操作恰当的是___________,另一同学的失误是使长木板的倾角___________(选填“过大”或“过小”)。
(2)实验中___________三位同学所用小车的质量相等,而___________同学所用小车的质量___________(选填“较大”或 “较小”)。
(3)若实验中小车受到的阻力Ff与小车的质量m满足的关系式为Ff=μmg,则甲同学实验中的μ甲与丁同学实验中的μ丁之间的关系为μ甲___________μ丁(选填“>”、“<”或 “=”)。
正确答案
(1)正确平衡摩擦力,甲和丁,丙,过大
(2)乙、丙、丁,甲,较小
(3)>
某实验小组利用如图(a)所示的气垫导轨实验装置来探究合力一定时,物体的加速度与质量之间的关系。
(1)做实验时,将滑块从图(a)所示位置由静止释放,由数字计时器(图中未画出)可读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为△t1、△t2;用刻度尺测得两个光电门中心之间的距离x,用游标卡尺测得遮光条宽度d。则滑块经过光电门l时的速度表达式v1=______;经过光电门2时的速度表达式v2=____,滑块加速度的表达式a=___(以上表达式均已用已知字母表示)。如图(b)所示,若用20分度的游标卡尺测量遮光条的宽度,其读数为____mm。
(2)为了保持滑块所受的合力不变,可改变滑块质量M和气垫导轨右端高度h,如图(a)。关于“改变滑块质量M和气垫导轨右端的高度h”的正确操作方法是____。
A.M增大时,h增大,以保持二者乘积增大
B.M增大时,h减小,以保持二者乘积不变
C.M减小时,h增大,以保持二者乘积不变
D.M减小时,h减小,以保持二者乘积减小
正确答案
(1),
,
,8.15
(2)BC
如图1所示,是某同学在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验中得到的一条纸带,纸带上标注了几个计数点O、A、B、C、D、E、F,并且相邻两个计数点之间还有4个点没有画出,纸带旁还给出了最小刻度为1mm的刻度尺,已知打点计时器所用交流电频率为50Hz,即打点周期为0.02s.
(1)请根据图中信息,写出计数点A对应刻度尺上的读数______cm;
(2)由纸带可以计算出小车的加速度是______m/s2(结果保留三位有效数字);
(3)如图2,为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取做法是______
A.将带滑轮的木板一端适当垫高,使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动
B.将带滑轮的木板一端适当垫高,使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动
C.将固定打点计时器的木板一端适当垫高,在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动
D.将固定打点计时器的木板一端适当垫高,在挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动
(4)在平衡摩擦力时,使得长木板倾角偏大.则得到a-F关系是图3中的______图线.(图中a是小车的加速度,F是细线作用于小车的拉力)
正确答案
(1)按刻度尺的读数规则读数,要估读到最小刻度的下一位,因此A对应刻度尺上的读数为:5.80cm.
(2)根据△x=aT2有:
x4-x1=3a1T2,
x5-x2=3a2T2,
x6-x3=3a3T2,
解得:a==
=2.00m/s2
(3)为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取做法是,将不带滑轮的木板一端适当垫高,在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动,以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力抵消,那么小车的合力就是绳子的拉力.所以选项C正确.
故选:C.
(4)A、图象过原点,恰好平衡摩擦力,木板高度合适,故A错误;
B、在拉力较大时,图象发生弯曲,这是由于小车质量没有远大于砂桶质量造成的,故B错误;
C、a-F图象在a轴上有截距,是由过平衡摩擦力造成的,平衡摩擦力时木板垫的过高,故C正确;
D、图象在F轴上有截距,没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足,故D错误;
故选:C.
故答案为:(1)5.80;(2)2.00;(3)C;(4)C.
(1)为了探究加速度与力、质量的关系,某实验小组设计如图甲所示的实验装置:一个木块放在水平长木板上,通过细线跨过定滑轮与重物相连,木块与纸带相连,在重物牵引下,木块在木板上向左运动.重物落地后,木块继续向左做匀减速运动,打出的纸带如图1所示,每隔一点取一个计数点(不计纸带所受到的阻力,交流电频率为50Hz,重力加速度g取10m/s2)(②③问结果保留一位小数)
①两计数点之间的时间间隔为______s
②木块减速阶段的加速度为______m/s2
③木块与木板间的动摩擦因数μ=______
(2)二极管是电子线路中常用的电子元件.它的电路符号如图2甲所示,正常使用时,“+”极一端接高电势,“-”极一端接低电势.要描绘某二极管在0~8V间的伏安特性曲线,另提供有下列的实验器材:电源E(电动势为8V,内阻不计):多用电表电压档有五个量程,分别为2.5V、10V、50V、250V、500V,可视为理想电压表);开关一个;滑线变阻器一个;mA表一块;导线若干.
①在答题纸对应的方框内画出测定二极管伏安特性的电路原理图,多用电表在电路图中用V表示,并注明电压表挡所选量程.
②利用多用电表电压档测量正常使用中的二极管电压时,电流从______(选填“红”或“黑”)表笔流入电表.
③某同学通过实验得出了图2乙所示的伏安特性曲线图.接着,他又用该二极管、电源E和另一只固定电阻R等组成图2丙所示的电路,当闭合开关后,用多用电表的电压挡测得R两端的电压为0.8V,由此可以判断固定电阻R的阻值大约为______Ω.
正确答案
由给出的数据可知,重物落地后,木块在连续相等的时间T内的位移分别是:
s1=7.72cm,s2=7.21cm,s3=6.71cm,s4=6.25cm,s5=5.76cm,s6=5.29cm,s7=4.81cm,s8=4.31cm
以a表示加速度,根据匀变速直线运动的规律,有
a=
又知T=0.04s
解得:a=-3.0m/s2
重物落地后木块只受摩擦力的作用,用m表示木块的质量,根据牛顿第二定律有:
-μmg=ma
解得μ=0.30
(2)①如图所示:
②红正黑负,红表笔连接表头的正接线柱,故电流从红表笔流入;
③当电压为0.8V时,由I-U图象到电流约为0.01A,故电阻约为80欧姆;
故答案为:(1)①0.04;②3.0;③0.3;(2)①如图所示; ②红; ③80.
某同学使用了如图所示的装置,探究加速度与力、质量的关系。实验中已通过调节长木板倾角,平衡了摩擦力。
(1)若小车的总质量为M,砝码和砝码盘的总质量为m,重力加速度为g,则小车释放后受到的合外力应为____;当满足____条件时,可认为小车受到合外力大小等于砝码和砝码盘的总重力大小。
(2)下图为某同学在实验中打出的纸带,计时器打点频率为50 Hz。在纸带上标出O,A,B,C,D各计数点,相邻两计数点间的距离分别为50.0 mm,54.6 mm,59.1 mm,63.5 mm。则小车运动的加速度为___m/s2。
正确答案
(1),M>>m
(2)0.45
根据“验证牛顿第二定律”的实验完成下面的题目
(1)有关实验以及数据处理,下列说法正确的是:______
A.应使沙和小桶的总质量远小于小车和砝码的总质量,以减小实验误差
B.可以用天平测出小桶和砂的总质量m1及小车和砝码总质量m2;根据公式a=m1g/m2求出小车的加速度
C.处理实验数据时采用描点法画图象,是为了减小误差
D.处理实验数据时采用a-1/M图象,是为了便于根据图线直观的作出判断
(2)某学生在平衡摩擦力时,把长木板的端垫得过高,使得倾角偏大.他所得到a-F关系可用图中哪根图线表示?______(图中a是小车的加速度,F是细线作用于小车的拉力)
(3)某学生将实验装置如上图安装好,准备接通电源后开始做实验,但他的装置图中有三个明显的错误:______;______;______.
正确答案
(1)A、本实验中采用砂桶带动小车的运动,在数据的处理中,利用砂桶的重力提供小车的拉力;因桶本身有加速度,故应减小桶的本身合力,故应使桶的质量远小于车的质量,故A正确;
B、因桶的重力并不等于小车受到的合力,故不能采用这种方法,故B错误;
C、在实验中利用描点法测出a与F的关系,可以减小误差,故C正确;
D、为了将图象画成我们熟悉的直线,更直观反映两个变量的关系.a与M成反比,故可以画出a-图象,故D正确;
故选ACD;
(2)把长木板的端垫得过高,使得倾角偏大,平衡摩擦力过大,则小车还将受到重力的分力作用,即小车不受拉力时,就会产生加速度,
故选C;
(3)由实验原理图可知,
打点计时器用的必须是交流电,图中用的是直流电,所以采用的电源不对,
小车释放的位置应该靠近计时器,以便测量更多的数据来减小误差.
同时木板水平,没有平衡摩擦力.
故错误的为:①打点计时器接的是直流电源.②小车释放的位置远离计时器③木板水平,没有平衡摩擦力
故答案为:(1)ACD
(2)C
(3)打点计时器使用直流电源;
小车与打点计时器间的距离太长;
木板水平,没有平衡摩擦力.
“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示。
(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0.02s。从比较清晰的点起,每5个点取一个计数点,量出相邻计数点之问的距离。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,测最小车的加速度。小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表:
请根据实验数据在图丙中作出a-F的关系图像。
(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。
正确答案
(1)0.16(0.15也算对)
(2)
(3)未计入砝码盘的重力
在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”活动中,某小组设计了如图甲所示的实验装置。图中上下两层水平轨道表面光滑,两小车前端系上细线,细线跨过滑轮并挂上砝码盘,两小车尾部细线连到控制装置上,实验时通过控制装置使两小车同时开始运动,然后同时停止。
(1)在安装实验装置时,应调整滑轮的高度,使_______________;在实验时,为减小系统误差,应使砝码盘和砝码的总质量_______________小车的质量(选填“远大于”、“远小于”、“等于”)。
(2)本实验通过比较两小车的位移来比较小车加速度的大小,能这样比较,是因为_______________。
(3)实验中获得数据如下表所示:
在第1次实验中小车Ⅰ从图乙中的A点运动到B点,请将测量结果填到表中空格处。通过分析,可知表中第_______________次实验数据存在明显错误,应舍弃。
正确答案
(1)细线与轨道平行(或水平),远小于
(2)两小车从静止开始作匀加速直线运动,且两小车的运动时间相等
(3)23.36(23.34-23.38均对),3
某学习小组通过实验探究光滑斜面上物体下滑的加速度与物体质量及斜面倾角是否有关系.他们的实验装置如图1所示
(1)通过测量小球下滑的距离s和时间t,利用a=______可求出加速度a
(2)首先,他们保持斜面倾角θ不变,探究加速度与质量的关系.通过在小车内放入不同个数的钩码来改变物体质量,记录相应的小车下滑的时间如右表.根据表中信息可以发现:在实验误差范围内质量改变之后平均下滑时间______(选填“改变”或“不改变”),由此可得出斜面上下滑物体的加速度与质量______(选填“有关”或“无关”);
(3)然后如图2,他们保持小车的质量不变,探究加速度a与倾角θ的关系.通过改变木块垫放的位置来调整长木板倾角θ,测量、算出若干组倾角的正弦值sinθ及相应的加速度a,并在坐标纸上建立适当的坐标轴后描点作出如右图所示的a-sinθ关系图线,由图线可以推断:当θ=90°时,a=______m/s2.
正确答案
(1)小车做初速度为零的匀加速直线运动,根据匀变速直线运动规律有L=at2,
所以有:a=
(2)根据以上信息,我们发现,在实验误差范围内质量改变之后平均下滑时间不改变,
经过分析得出加速度与质量的关系为斜面倾角一定时,加速度与物体质量无关.
(3)光滑斜面上物体下滑时的合力是重力沿斜面向下的分力,即F合=mgsinα
根据牛顿第二定律得:a==gsinα
所以加速度a与sinα的图象斜率代表当地的重力加速度,所以g=10m/s2.
故答案为:(1)
(2)不改变,无关
(3)10
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