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题目
题型:不详难度:来源:
光电门传感器也是一种研究物体运动情况的计时仪器,现利用图甲所示装置设计一个“验证物体产生的加速度与合外力、质量关系”的实验,图中NO是水平桌面,PO是一端带有滑轮的长木板,1、2是固定在木板上的两个光电门.小车上固定着用于挡光的窄片,让小车从木板的顶端滑下,光电门连接数据采集器,并把数据采集器和计算机连接,打开软件.

魔方格

①该实验中,为了探究a与F 关系,必须使用的物理方法是______.
②已知窄片的宽度为d,计算机显示的光电门1、2的挡光时间分别为t1、t2.用米尺测量光电门间距为L(L远大于d),则小车的加速度表达式a=______(用题中所给的字母表示).
③有位同学通过测量,作出a-F图线,如图乙中的实线所示.试分析:乙中图线不通过坐标原点的原因是______;
乙中图线上部弯曲的原因是______.
答案
①在研究物体的“加速度、作用力和质量”三个物理量的关系时,由于变量较多,因此采用了“控制变量法”进行研究.探究a与F关系时,保持小车的质量m一定,研究a与F的关系.
②由于窄片K的宽度为d很小,因此可以利用其平均速度代替物体的瞬时速度,
故窄片K通过光电门1的速度表达式为:v1=
d
t1

窄片K通过光电门2的速度表达式:v2=
d
t2

根据运动学公式:v2-v02=2ax有:
a=
v22-v12
2L
=
d2
2L
(
1
t22
-
1
t12
)

③根据乙图可知,当没有挂砂和砂桶时,小车产生了加速度,因此说明平衡摩擦力时木板倾角太大;随着F的增大,即砂和砂桶质量的增大,不在满足砂和砂桶远小于小车的质量,因此曲线上部出现弯曲现象.
故答案分别为:
①控制变量法
②a=
d2
2L
(
1
t22
-
1
t12
)

③平衡摩擦力时木板倾角太大,没有满足小车质量远大于砂和砂桶的质量.
核心考点
试题【光电门传感器也是一种研究物体运动情况的计时仪器,现利用图甲所示装置设计一个“验证物体产生的加速度与合外力、质量关系”的实验,图中NO是水平桌面,PO是一端带有滑】;主要考察你对力的合成与分解等知识点的理解。[详细]
举一反三
某同学设计了一个探究小车的加速度a与小车所受拉力F及质量m关系的实验,图(a)为实验装置简图.(所用交变电流的频率为
50Hz)
(l)下列措施中不需要或不正确的是______(多选)
A.首先要平衡摩擦力,使细绳对小车的拉力就是小车受到合力
B.平衡摩擦力的方法就是挂上小桶使小车能匀速滑动
C.每次改变拉小车拉力后都需要重新平衡摩擦力
D.每次小车都要从同一位置开始运动
E.实验中应先放小车,然后再开打点汁时器的电源
(2)图(b)为某次实验得到的纸带,实验数据如图,图中相邻计数点之间还有4个点未根据纸带可求出小车的加速度大小为______m/s2.(保留二位有效数字)

魔方格

(3)某组同学实验得出数据,画出的a-1/M的关系图线,如图所示.从图象中可以看出,作用在物体上的恒力F=______N.当物体的质量为5kg时,它的加速度为______m/s2
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某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验,如图所示,图甲为实验装置简图.(交流电的频率为50Hz)

魔方格

(1)图乙为某次实验得到的纸带,根据纸带可求出小车的加速度大小为______m/s2.(保留两位有效数字)
(2)实验中小车质量M与沙筒质量m满足的关系是______.
(3)在做加速度与质量关系时,应该作a与______的图象.
(4)两位同学用同一装置做实验,画出了各自得到的a-F图线如图所示,两个同学做实验时不同的物理量是______.
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某班级同学用如图(a)所示的装置验证加速度a和力F、质量m的关系.甲、乙两辆小车放在倾斜轨道上,小车甲上固定一个力传感器,小车乙上固定一个加速度传感器(可以测量乙在任意时刻的加速度大小),力传感器和小车乙之间用一根不可伸长的细线连接,在弹簧拉力的作用下两辆小车一起开始运动,利用两个传感器可以采集记录同一时刻小车乙受到的拉力和加速度的大小.
(1)下列关于实验装置和操作的说法中正确的是______(多选)
(A)轨道倾斜是为了平衡小车甲受到的摩擦力
(B)轨道倾斜是为了平衡小车乙受到的摩擦力
(C)实验中,在小车乙向下运动的过程中均可采集数据
(D)实验中,只能在小车乙加速运动的过程中采集数据
(2)四个实验小组选用的小车乙(含力传感器)的质量分别为m1=0.5kg、m2=1.0kg、m3=1.5kg和m4=2.0kg,其中有三个小组已经完成了a-F图象,如图(b)所示.最后一个小组的实验数据如下表所示,请在图(b)中完成该组的a-F图线;
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实验次数123456
拉力F(N)24.520.017.512.08.14.8
加速度a(m/s216.313.311.78.05.43.2
质量为m1的物体放在A地的地面上,用竖直向上的力F拉物体,物体在竖直方向运动时产生的加速度a与拉力F的关系如图4中直线A所示;质量为m2的物体在B地的地面上做类似的实验,得到加速度a与拉力F的关系如图中直线B所示,A、B两直线相交纵轴于同一点,设A、B两地的重力加速度分别为g1和g2,由图可知(  )
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A.m2>m1,g2<g1B.m2>m1,g2=g1
C.m2<m1,g2=g1D.m2=m1,g2<g1
某同学在实验室用如图甲所示的装置来探究加速度与力、质量的关系和有关功和能的问题.

魔方格

(1)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,在______条件下,可以认为绳对小车的拉力近似等于沙和沙桶的总重力,在控制______不变的情况下,可以探究加速度与合力的关系.
(2)在此实验中,此同学先接通打点计时器的电源,再放开纸带,如图乙是在m=0.1kg,情况下打出的一条纸带,O为起点,A、B、C为过程中的三个相邻的计数点,相邻的计数点之间有四个点没有标出,有关数据如图所示,其中hA=42.05cm,hB=51.55cm,hC=62.00cm,hD=73.40cm则小车的加速度为a=______m/s2,打B点时小车的速度为VB=______m/s.(保留2位有效数字)
(3)用如图所示的装置,要探究恒力做功与动能改变的关系,实验数据应满足一个怎样的关系式______,从而得到动能定理.(用符号表示,不要求计算结果)’