用如图所示装置做“验证牛顿第二定律”的实验。实验中小车及砝码的总质量为m1,钩码质量为m2,并用钩码所受的重力作为小车受到的合力,用纸带测出小车运动的加速度。(1)下列说

◎ 题目

用如图所示装置做“验证牛顿第二定律”的实验。实验中小车及砝码的总质量为m1,钩码质量为m2,并用钩码所受的重力作为小车受到的合力,用纸带测出小车运动的加速度。

(1)下列说法正确的是(   )
A.每次改变小车质量时,应重新平衡摩擦力
B.实验时应先释放小车后接通电源
C.本实验中m1应远大于m2
D.在用图象探究加速度与质量关系时,应用a-图象
(2)下图为实验中打出的一条纸带的一部分,从比较清晰的点迹起,在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E,相邻两个计数点之间都有4个点迹没有标出,测出各计数点到A点之间的距离,如下图所示。已知打点计时器接在频率为50 Hz的交流电源两端,则此次实验中小车运动的加速度的测量值a=________ m/s2。(结果保留两位有效数字)

(3)实验时改变所挂钩码的质量,分别测量小车在不同外力作用下的加速度.根据测得的多组数据画出a-F关系图线,如图所示.此图线的AB段明显偏离直线,造成此现象的主要原因可能是(    )
A.小车与平面轨道之间存在摩擦
B.平面轨道倾斜角度过大
C.所挂钩码的总质量过大
D.所用小车的质量过大

◎ 答案

(1)CD    (2) 1.0 m/s2     (3) C  

◎ 解析


试题分析:⑴由于平衡摩擦力之后有Mgsinθ=μMgcosθ,故tanθ=μ.所以无论是否改变小车的质量,小车所受的滑动摩擦力都等于小车的重力沿斜面的分力.故A错误.为在纸带上打出较多的点,应先接通电源,后释放小车,B错误;只有当M>>m时,才能认为小桶和沙子的重力等于绳子的拉力,所以C正确;为了更直观地反映物体的加速度a与物体质量m的关系,往往用a?关系图象表示出来,D正确。
⑵相邻两计数点间还有4个打点未画出,所以相邻的计数点之间的时间间隔为0.1s
根据运动学公式得:△x=at2=1.0m/s2
⑶设小车的质量为M,沙筒质量为m,设绳子上拉力为F,以整体为研究对象有mg=(m+M)a 解得a=  以M为研究对象有绳子的拉力F=Ma=,显然要有F=mg必有M>>m,即只有M>>m时才可以认为绳对小车的拉力大小等于沙筒的重力.此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是不满足M>>m,C正确。

◎ 知识点

    专家分析,试题“用如图所示装置做“验证牛顿第二定律”的实验。实验中小车及砝码的总质量为m1,钩码质量为m2,并用钩码所受的重力作为小车受到的合力,用纸带测出小车运动的加速度。(1)下列说…”主要考查了你对  【实验:探究小车速度随时间变化的规律】,【实验:探究弹力与弹簧伸长的关系】,【实验:探究加速度与力、质量的关系】,【实验:探究功与速度变化的关系】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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