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7.在探究加速度與物體所受合外力和質量間的關系時,采用如圖所示的實驗裝置,小車及車中的砝碼質量用M′表示,沙桶質量用m表示,小車的加速度可由小車后拖動的紙帶由打點計時器打出的點計算出:

①保持小車受力不變,測量不同質量的小車在這個力作用下的加速度.某次實驗中打出如圖乙所示的紙帶(打點計時器電源的頻率為50Hz),則這個加速度值a=0.8m/s2
②當M與m的大小關系滿足M>>m時,才可以認為繩子對小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力.
③一組同學在先保持沙桶質量一定,探究加速度與質量的關系,以下做法錯誤的是:ACD
A.平衡摩擦力時,應將沙桶用細繩通過定滑輪系在小車上
B.每次改變小車的質量時,不需要重新平衡摩擦力
C.實驗時,先放開小車,再接通打點計時器電源
D.小車運動的加速度可用天平測出m以及小車質量M,直接用公式a=mg/M求出.
④在保持小車及車中的砝碼質量M一定,探究加速度與所受合外力的關系時,詹詹和彭彭二位同學得到的a-F關系分別如圖C、D所示(a是小車的加速度,F(xiàn)是細線作用于小車的拉力).其原因分別是:

C圖:傾角過大
D圖:傾角過小或沒有平衡摩擦.

分析 ①根據(jù)勻變速直線運動的推論△x=at2可以求出小車的加速度;
②③當盤及盤中砝碼的總質量遠小于小車及砝碼總質量時,可以認為小車受到的拉力等于盤及砝碼的重力.平衡摩擦力時,不能掛盤;實驗過程中,應保證繩和紙帶與木板平行;小車的加速度應由紙帶求出;
④由C圖象可以看出:圖線不通過坐標原點,當加速度為某一值時,F(xiàn)為零,知平衡摩擦力過度.由D圖象可以看出:圖線不通過坐標原點,當拉力為某一值時,a為零,知沒有平衡摩擦力或傾角過小.

解答 解:①由圖乙所示紙帶可知,計數(shù)點間的時間間隔為:t=0.02s×5=0.1s,
加速度為:a=x3x12T2=0.03530.01930.02=0.8m/s2,
②以整體為研究對象有mg=(m+M)a,則有a=mgm+M
而在實驗的過程中,我們認為繩子的拉力F等于砝碼盤和砝碼的重力mg,而實際上繩子的拉力F=Ma=Mmgm+M,故要讓繩子的拉力F約等于砝碼盤和砝碼的重力mg,那么M≈M+m,故應該是m<<M.
③A、平衡摩擦力時,不能將沙桶用細繩通過定滑輪系在小車上.故A錯誤.
B、改變小車質量時,不需要重新平衡摩擦力.故B正確.
C、實驗時,先接通電源,再釋放小車.故C錯誤.
D、小車運動的加速度通過紙帶求出,不能通過a=mgM求出.故D錯誤.
本題選錯誤得
故選:D.
④C圖:當F=0時,a≠0.也就是說當繩子上沒有拉力時小車就有加速度,該同學實驗操作中平衡摩擦力過大,即傾角過大,平衡摩擦力過度;
D圖:從上圖中發(fā)現(xiàn)直線沒過原點,當F≠0時,a=0.也就是說當繩子上有拉力時小車的加速度還為0,說明小車的摩擦力與繩子的拉力抵消呢.該組同學實驗操作中平衡摩擦力不足.即傾角過小,平衡摩擦力不足.
故答案為:①0.8;②M>>m;③ACD;④傾角過大;傾角過小或沒有平衡摩擦.

點評 本題考查了驗證牛頓第二定律實驗的基礎知識,有平衡摩擦力的方法、圖象的處理等.要提高應用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實驗問題的能力,難度適中.

練習冊系列答案
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17.某學習小組做“探究物體的加速度與力、質量的關系”實驗,他們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置,圖中小車的質量用M表示,鉤碼的質量用m表示.要順利完成該實驗,則:
(1)還需要的測量工具有AC(填選項的字母代號)
A、刻度尺   B、彈簧秤   C、天平   D、秒表
(2)在實驗過程中,下列說法正確的是BC(填選項的字母代號)
A、平衡摩擦力時,應將鉤碼用細線通過定滑輪系在小車上
B、實驗中應調節(jié)定滑輪讓拉動小車的細線與板面平行
C、實驗中應先接通電火花計時器電源,再放開小車
D、實驗中為減小誤差應讓小車質量遠遠小于鉤碼的總重量
(3)在保持小車所受合外力一定的情況下,對實驗得到的一系列紙帶進行處理,測得小車加速度a與其質量M的數(shù)據(jù)如表:(鉤碼質量m=30g)
實驗次數(shù)123456
a(m•s-21.511.231.000.860.750.67
M (kg)0.200.250.300.350.400.45
1/M(kg-15.004.003.332.862.502.22
為了尋求a 與M間的定量關系,請利用表中數(shù)據(jù)在如圖所示的直角坐標系中,選取合適的橫坐標及標度作出圖象.
(4)根據(jù)上述圖象得到的實驗的結論是在誤差范圍內,物體得受力不變時,加速度與質量成反比.

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18.如圖所示,虛線EF的下方存在著正交的勻強電場和勻強磁場,電場強度為E,磁感應強度為B.一帶電微粒自離EF為h的高處由靜止下落,從B點進入場區(qū),做了一段勻速圓周運動,從D點射出.下列說法正確的是( �。�
A.微粒受到的電場力的方向一定豎直向下
B.微粒做圓周運動的半徑為EBhg
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D.從B到D點的過程中微粒的電勢能一直減小

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15.關于質點的運動,下列說法中正確的是( �。�
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B、電流表A2(0~3A)
C、滑動變阻器R1(20Ω,2A)
D、滑動變阻器R2(1750Ω,3A)

(1)所選電流表為A,滑動變阻器為C,(填寫所選儀器前面的字母)
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