- 牛顿运动定律
- 共29769题
某实验小组利用如图所示的装置进行“探究加速度与合外力的关系”的实验.
(1)为了减小误差,在平衡摩擦力后,每次实验必须通过改变钩码的个数来改变小车所受合外力,获取多组数据.若小车质量为400g,实验中每次所用的钩码总质量范围应选______组会比较合理.(填选项前的字母)
A.10g~40g B.200g~400g C.1000g~2000g
(2)实验中打点计时器所使用的电源频率为50Hz,图1中给出的是实验中获取的纸带的一部分:1、2、3、4、5是计数点,每相邻两计数点间还有4个打点未标出,由该纸带可求得小车的加速度a=______m/s2.
(3)改变钩码的个数重复实验,得到加速度α与合外力F的关系如图2所示,分析线段OA,可得出实验的结论是______
正确答案
(1)本实验要求钩码的质量远小于小车的质量,因此要求实验中每次所用的钩码总质量范围要小,故BC错误,A正确.
故选A.
(2)由题意可知:a1= ①
a2= ②
a= ③
联立①②③可解得:a=1.07m/s2.
故答案为:1.07.
(3)随着所加砝码个数的增加,砝码的质量不在远小于小车质量,因此图线发生偏折,开始时,砝码质量远小于小车质量,满足实验条件,根据图象可知,在质量不变的条件下,物体的加速度与合外力成正比.
故答案为:在质量不变的条件下,物体的加速度与合外力成正比.
在一次演示实验中,一个压紧的弹簧沿一粗糙水平面射出一个小球,测得弹簧压缩的距离d和小球在粗糙水平面滚动的距离s如下表所示,由此表可以归纳出小球滚动的距离s跟压缩的距离d之间的关系是(k是常量)
[ ]
A、s=kd
B、s=k/d
C、s=k
D、s=kd2
正确答案
D
在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,采用如图所示的装置.
(1)本实验应用的实验方法是______;
A.控制变量法 B.假设法 C.理想实验法
(2)下列说法中正确的是______.
A.在探究加速度与质量的关系时,应改变拉力 的大小
B.在探究加速度与外力的关系时,应该改变小车的质量
C.在探究加速度a与质量m的关系时,为了直观判断二者间的关系,应作出a-图象
D.当小车的质量远大于砝码盘和砝码的总质量时,才能近似地认为细线对小车的拉力大小等于砝码盘和砝码的总重力大小.
正确答案
(1)该实验是探究加速度与力、质量的三者关系,研究三者关系必须运用控制变量法,故BC错误,A正确.
故选A.
(2)A、该实验采用的是控制变量法研究,即保持一个量不变,研究其他两个量之间的关系,在探究加速度与质量的关系时,应保持拉力的大小不变,故A错误;
B、在探究加速度与外力的关系时,应该保持小车的质量不变,故B错误;
C、要直观的反映两个量之间的关系,可以通过作图来解决.但是只有作出一条直线,才可以直观的反映两个变量之间的关系.在探究加速度a与质量m的关系时,为了直观判断二者间的关系,应作出a-图象,故C正确;
D、设小车的质量为M,砝码盘和砝码的质量为m,设绳子上拉力为F,对小车根据牛顿第二定律有:
F=Ma ①
对砂桶和砂有:mg-F=ma ②
F==
,由此可知当M>>时,砂和砂桶的重力等于绳子的拉力,故D正确.
故选CD.
(1)某人在某行星表面以速率v竖直上抛一物体,经时间t落回手中,已知该行星的半径为R,则能在这个行星表面附近绕该行星做匀速圆周运动的卫星所具有的速率为______
(2)游标卡尺读数是______cm,
当正确使用多用电表测量物理量时,多用电表表盘示数如图1所承.此时选择开关对准×10Ω档,则被测电阻的阻值为______Ω.
(3)“探究加速度与物体质量,物体受力关系”的实验装置如图2所示,
①实验的研究对象是小车,当作用力一定时(悬挂的砝码盘和盘内的砝码重力不变),探究加速度与质量的关系时,以下说法中正确的是______
A.平衡摩擦力时,应将砝码盘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.实验时,先放开小车,再接通打点计时器的电源
D.小车运动的加速度可用天平测出小车的质量M和砝码盘及盘内砝码的质量m后,直接用公式a=g求出.
②如图3所示为某同学根据测量数据作出的a-F图象,说明实验存在的问题是______
(4)实际电流表有内阻,可等效为理想电流表与电阻的串联.测量实际电流表G1内阻r1的电路如图4所示.供选择的仪器如下:
①待测电流表G1(0~5mA,内阻约300Ω);
②电流表G2(0~10mA,内阻约l00Ω);
③定值电阻R1(300Ω);
④定值电阻R2(10Ω);.
⑤滑动变阻器R3(0~1000Ω);
⑥滑动变阻器R4(0~20Ω);
⑦干电池(1.5V);
⑧电键S及导线若干.
(1)定值电阻应选______,滑动变阻器应选______.(在空格内填写序号)
(2)用连线连接实物图.
(3)闭合电键S,多次移动滑动触头,记录多组G1、G2的读数I1、I2,以I2为纵坐标,I1为横坐标,作出相应图线,如图5所示.根据I2-I1图线的斜率k及定值电阻,写出待测电流表内阻的表达式______.
正确答案
(1)根据匀变速运动的规律可得,该星球表面的重力加速度为g=,该星球的第一宇宙速度,即为卫星在其表面附近绕它做匀速圆周运动的线速度,该星球对卫星的引力(重力)提供卫星做圆周运动的向心力.
则mg=,该星球表面的第一宇宙速度为v=
=
.
(2)游标卡尺的读数为:主尺+游标尺=102mm+7×0.05mm=10.235cm
欧姆表的读数为:示数×倍率=40×10=400Ω
(3)①A、平衡摩擦力时不连接砝码盘,A错误;
B、每次改变小车质量时,不需要重新平衡摩擦力,B正确;
C、实验时,先接通打点计时器的电源,再放开小车,C错误;
D、小车与砝码盘一起加速运动,公式为mg=(M+m)a,D错误;
故选B
②没有平衡摩擦力或平衡不足.
(4)①根据实验的安全性和便于操作定值电阻选③,滑动变阻器选⑥;
③待测电流表两端的电压约为1.5V,定值电阻中电流为几毫安,所以定值电阻选R1,电路设计为分压电路,滑动变阻器选小的便于操作,选R4,
由分压原理,I1r1=(I2-I1)R1,由图象知I2-I1图象的效率K=
联立解得:r1=(K-1)R1
答案为:,10.235,400,B,没有平衡摩擦力或平衡不足,③,⑥,(K-1)R1
(单选)在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,
(1)为了研究加速度跟力和质量的关系,应该采用的研究实验方法是______
A.控制变量法 B.假设法C.理想实验法 D.图象法
(2)当作用力一定时,探究加速度与质量关系时,以下做法正确的是______
A.平衡摩擦力时,应将装砝码的托盘用细线通过定滑轮系在小车上
B.每次改变小车的质量时,不需要重新平衡摩擦力
C.实验时,先放开小车,再接通打点计时器的电源
D.实验数据处理时应作a-m图象寻找加速度与质量的关系.
正确答案
(1)该实验是探究加速度与力、质量的三者关系,研究三者关系必须运用控制变量法,故选A.
(2)A、平衡摩擦力时,应将绳从小车上拿去,轻轻推动小车,是小车沿木板运动,通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动.故A错误.
B、每次改变小车的质量时,小车的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消,不需要重新平衡摩擦力.故B正确.
C、实验时,应先放开小车,再接通打点计时器电源,由于小车运动较快,可能会使打出来的点很少,不利于数据的采集和处理.故C错误.
D、小车运动的加速度是利用打点计时器测量,如果用天平测出m以及小车质量M,直接用公式a=求出,这是在直接运用牛顿第二定律计算的,而我们实验是在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系.故D错误.
故答案为:(1)A;
(2)B.
做“探究加速度与力、质量的关系”的实验,主要的步骤有:
A.将一端附有定滑轮的长木板放在水平桌面上,取两个质量相等的小车,放在光滑的水平长木板上
B.打开夹子,让两个小车同时从静止开始运动,小车运动一段距离后,夹上夹子,让它们同时停下来,用刻度尺分别测出两个小车在这一段相同时间内通过的位移大小
C.分析所得到的两个小车在相同时间内通过的位移大小与小车所受的水平拉力的大小的关系,从而得到质量相等的物体运动的加速度与物体所受作用力大小的关系
D.在小车的后端也分别系上细绳,用一只夹子夹住这两根细绳
E.在小车的前端分别系上细绳,绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘,盘内分别放着数目不等的砝码,使砝码盘和盘内砝码的总质量远小于小车的质量,分别用天平测出两个砝码盘和盘内砝码的总质量
上述实验步骤,正确的排列顺序是______.
正确答案
本着先安装器材,后进行实验的思路,如在该实验中,先将一端附有定滑轮的长木板放在水平桌面上,取两个质量相等的小车,放在光滑的水平长木板上,然后在小车的前端分别系上细绳,绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘,盘内分别放着数目不等的砝码,使砝码盘和盘内砝码的总质量远小于小车的质量,分别用天平测出两个砝码盘和盘内砝码的总质量,再在小车的后端也分别系上细绳,用一只夹子夹住这两根细绳,
打开夹子,让两个小车同时从静止开始运动,最后分析数据.
故正确的实验步骤是:A、E、D、B、C
故答案为:A、E、D、B、C
如图(a)为某同学设计的“探究加速度与物体所受合力F及质量m的关系”实验装置简图,A为小车,B为电火花计时器,C为装有砝码的小桶,D为一端带有定滑轮的长方形木板.在实验中细绳对小车拉力F等于砝码和小桶的总重力,小车运动加速度a可用纸带上的点求得.
(1)关于该实验,下列说法中正确的是______.
A.砝码和小桶的总重力要远小于小车的重力
B.为消除摩擦力对实验的影响,可以把木板D的左端适当垫高
C.电火花计时器使用交流电源
D.木板D的左端被垫高后,图中细线应保持水平
(2)图(b)是实验中获取的一条纸带的一部分:0、1、2、3、4、5、6、7是计数点,每相邻两计数点间还有4个打点(图中未标出),计数点间的距离如图所示.根据图中数据完成表格中空白处.
由纸带求出小车的加速度a=______ m/s2 (加速度a保留2位有效数字)
(3)在“探究加速度与质量的关系”时,保持砝码和小桶质量不变,改变小车质量m,分别测得小车的加速度a与对应的质量m数据如下表:
利用上表数据,在坐标纸中选择合适物理量为坐标轴建立坐标系,作出直观反映a与m关系的图象.
______
(4)上题中该小车受到的拉力F为______N.
正确答案
(1)A、该实验的研究对象是小车,采用控制变量法研究.当质量一定时,研究小车的加速度和小车所受合力的关系.那么小车的合力怎么改变和测量呢?为消除摩擦力对实验的影响,可以把木板D的左端适当垫高,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.
设小车的质量为M,砝码和小桶的质量为m,根据牛顿第二定律得:
对m:mg-F拉=ma
对M:F拉=Ma
解得:F拉==
当m<<M时,即当砝码和小桶的总重力要远小于小车的重力,绳子的拉力近似等于砝码和小桶的总重力.
故A、B正确.
C、电火花和电磁计时器都使用交流电源.故C正确.
D、木板D的左端被垫高后,如果细线应保持水平,那么小车的合力就不等于绳子的拉力.小车的合力就不能正确测量.故D错误.
(2)每相邻两计数点间还有4个打点,说明相邻的计数点时间间隔为0.1s.
根据匀变速直线运动规律知道3点的瞬时速度等于2点到4点的平均速度.
v3==
m/s=0.264m/s
选一段过程运用加速度公式:a==0.50m/s2.
(3)直观反映两个物理量的关系是要找出这两个量的线性关系,即画出直线图象.见图
(4)根据牛顿第二定律:F=ma得出:
上题中该小车受到的拉力F为0.5N.
故答案是:(1)选ABC.
(2)0.264,0.5
(3)见上图
(4)0.5
李雨辰同学用如图甲所示的装置做“探究加速度与力的关系”的实验.保持小车的质量不变,通过实验作出了图乙所示的图象,则:
(1)图象不通过坐标原点的原因是______;
(2)用接在50Hz交流电源上的打点计时器,测定小车速度,某次实验中得到一条纸带,如图丙所示,从比较清晰的点起,每五个打印点取一个记数点,分别标明0、l、2、3、4…,量得0与1两点间距离x1=30mm,3与4两点间的距离x2=48mm,则小车在0与1两点间的平均速度为______m/s,小车的加速度为______m/s2.
正确答案
(1)从图象中可以看出当有了一定的拉力F时,小车的加速度仍然是零,小车没动,说明小车的合力仍然是零,即小车还受到摩擦力的作用,说明摩擦力还没有平衡掉,或者是平衡摩擦力了但是平衡的还不够,没有完全平衡掉摩擦力,所以图线不通过坐标原点的原因是实验前该同学为平衡(或未完全平衡)摩擦力;
(2)频率是50Hz,说明每隔0.02s打一个点,又每五个打印点取一个记数点,所以没两个记数点之间的时间间隔是5个0.02,也就是0.1s;0与1两点间的位移是30mm,即为0.03m,时间是0.1s,所以平均速度为
=
=0.3m/s
=
=0.6m/s2
故答案为:(1)没有平衡摩擦力(或平衡摩擦力不够)(2)0.3 0.6
如图1所示,是《探究加速 度与力、质量的关系》的实验装置.
(1)本实验应用的实验方法是______
a.控制变量法 b.放大法 c.理想实验法
(2)某同学在实验中取得了几条较为理 想的纸带,其中每两个计数点之间还有4个计时点未画出,即相邻两计数点间的时间间隔为0.1s,将每条纸带上的计数点分别记为0、1、2、3、4、5…如图2所示,由于不小心,a纸带在开始部分和后半部分都被撕断了,则根据图2可知,在b、c、d三段纸带中,______是从纸带a上撕下的那部分;打a纸带时,物体的加速度大小是______m/s2,计数点2对应的速度大小是______m/s.(本题结果均保留两位有效数字)
(3)该同学在保持小车质量不变的情况下,改变对小车拉力F的大小,根据测得小车所受拉力F和加速度a的数据作出的a-F图线如图3,他发现自己作出的a-F图线并不过坐标原点,于是他仔细查找原因,对实验装置进行了调整,下列调整方案可行的是______
a.增加小车的质量
b.将电火花计时器换为电磁打点计时器
c.适当垫高长木板的右端
d.减小砂桶内砂的质量.
正确答案
(1)该实验是探究加速度与力、质量的三者关系,研究三者关系必须运用控制变量法,故BC错误,A正确.
故选A.
(2)根据匀变速直线运动的特点(相邻的时间间隔位移之差相等)得出:
x45-x23=2(x23-x12),由此可得:x45=48cm,
所以属于纸带A的是b图.
a==0.60m/s2
根据匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度有:
v2==0.33m/s
故答案为:b,0.60,0.33.
(3)由图3可知,该实验中没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够,因此调整方案为:适当垫高长木板的右端,故abd错误,c正确.
故选c.
(1)如图所示为验证牛顿第二定律的实验装置示意图,该实验和测定匀变速直线运动加速度的实验比较,在实验器材上
①用小桶和砂子代替跨过滑轮的钩码,其目的是______
②在实验器材上主要增加了______(填实验仪器)
③为了减少实验误差,在实验器材上应注意______
(2)下面是按实验要求装置好器材后,进行的实验步骤:
①用天平测出小车和小桶的质量,备用砝码,使小车与砝码的总质量远大于小桶与砂子的总质量.
②挂上小桶,放进砂子,接通打点计时器的电源、放开小车,在纸带上打下一系列的点.
③保持小车的质量不变,改变砂桶里砂子的质量,测出加速度,重复几次.
④保持砂桶里砂子的质量不变,在小车里加砝码,测出加速度,重复几次.
上述实验中,漏掉一个重要的实验步骤是______.
正确答案
(1)①用小桶和砂子代替跨过滑轮的钩码,因为砂子可以少量增加,微量调节对小车施加的外力.
②由于需测量砂子的质量,在实验器材上主要增加了天平.
③为了减少实验误差,使得砂和砂桶的重力等于细绳的拉力,需使得砂和砂桶的总质量远小于小车的质量.
(2)在实验时,需平衡摩擦力,使得绳子的拉力等于小车所受的合力,所以在实验步骤中漏掉了平衡摩擦力,将长木板不带滑轮一端轮一端垫一小木板移动小木板,使小车在长木板上匀速直线运动.
故答案为:(1)①可以少量增加砂子,微量调节对小车施加的外力;②天平;③砂和砂桶的总质量远小于小车的质量.(2)平衡磨擦力,将长木板不带滑轮一端轮一端垫一小木板移动小木板,使小车在长木板上匀速直线运动.
物理课上,老师利用图甲所示的装置探究了加速度与力的关系,得到加速度与物体所受合力成正比的结论.某同学在实验室也找来了器材再次探究加速度与力的关系.他将质量为M的小车、总质量为m的小桶及钩码按如图甲所示组装好,他根据实验数据,作出a-F图线如图乙所示.经检查他的数据记录及作图均无误.请你分析:
(1)图线没有坐标原点的原因是______;
(2)图线上部弯曲的原因是______.
正确答案
(1)a-F图象不过原点,在F轴上有截距,这是由于实验时没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足造成的.
(2)图线上部弯曲,即当拉力较大时加速度与小桶及砝码重力不成正比,这是由于没有满足小车质量M远大于小桶及钩码质量m造成的.
故答案为:(1)没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足;(2)没有满足M>>m的实验条件.
为了探究加速度与力、质量的关系,使用如下图所示的气垫导轨装置进行实验.其中G1、G2为两个光电门,它们与数字计时器相连,当滑行器通过G1、G2光电门时,光束被遮挡的时间△t1、△t2都可以被测量并记录,滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M,挡光片宽度为d,光电门间距为x(满足x>>d),牵引砝码的质量为m.回答下列问题:
(1)若实验测得△t足够小,且△t1=150ms、△t2=100ms,d=3.0cm,X=50.0cm,则滑行器运动的加速度a=______m/s2.若取M=400g,在保证M>>m的条件下,如果认为绳子牵引滑块的力等于牵引砝码的总重力,则牵引砝码的质量m=______kg.(取g=10m/s2)
(2)在(1)中,实际牵引砝码的质量与上述的计算值相比______.(填偏大、偏小或相等)
正确答案
(1)由于遮光条通过光电门的时间极短,可以用平均速度表示瞬时速度.
滑块经过光电门1时的瞬时速度v1==
=0.2m/s,
滑块经过光电门2时的瞬时速度v2==
=0.3m/s.
根据v22-v12=2aX得,
a==0.05m/s2;
M>>m的条件下,合外力等于砝码的重力,则mg=Ma,
解得:m=0.002kg;
(2)对M和m整体分析,有:a=,则绳子的拉力F=Ma=
<mg,所以实际牵引砝码的质量与上述的计算值相比偏小;
故答案为:0.05;0.02;偏小
某同学在探究加速度a物体质量M的关系时,如果a-图象是通过原点的一条直线,则说明______
A.物体的加速度a与质量m成正比 B.物体的加速度a与质量m成反比
C.物体的质量m与加速度a成正比 D.物体的质量m与加速度a成反比.
正确答案
A、B:a-图象是通过原点的一条直线说明:a=k
,即物体的加速度a与质量m成反比.故A错误,B正确.
C、D:物体的质量是物体的固有属性,不会受到外界条件的影响(如:受力,运动状态,在火星上还是地球上等),故C、D错误.
故选:B
在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,为了探究加速度与力的关系,应保持______不变;为了直观地判断加速度a与力F的数量关系,应该作出______图象(选填:”a-F”或“a-1/F”).为了探究加速度与质量的关系,应保持______不变;为了直观地判断加速度a与质量m的数量关系,应作______图象(选填“a-m”或”a-”).
正确答案
为了探究加速度与力的关系,应保持m不变,为了直观地判断加速度a与力F的数量关系,应作出a-F图象.
为了探究加速度与质量的关系,应保持F不变,为了直观地判断加速度a与质量m的数量关系,应作a-图象.
故答案为:m,a-F,F,a-.
下图为“探究加速度与力、质量的关系”实验中用打点计时器打出的一条较理想的纸带,已知打点计时器打点时间间隔为0.02s,纸带上A、B、C、D、E、F、G为七个相邻的计数点,若以每5个时间间隔取一个计数点,则由纸带记录的数据可知,小车经过E点时的速度为______m/s,小车运动的加速度为______m/s2.(保留二位有效数字)
正确答案
每打五个点取一个计数点,又因打点计时器每隔0.02s打一个点,所以相邻两计数点间的时间T=0.1s;
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,有:
vE==0.84m/s
根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小,
根据逐差法有:
a1=
a2=
a3=
a==
=1.6m/s2.
故答案为:0.84,1.6.
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