17．圖甲為“探究加速度與物體所受合外力、物體質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，砂和砂桶的總質(zhì)量為m，小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量為M．

（1）如圖乙所示為實(shí)驗(yàn)中小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量為M=200g時(shí)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條較理想的紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為50Hz，紙帶上O、A、B、C、D、E為六個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)（兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)跡沒(méi)有畫(huà)出），通過(guò)測(cè)量和計(jì)算可知，x1、x2、x3、x4、x5分別為4.50cm、5.28cm、6.07cm、6.85cm、7.63cm．則打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打計(jì)數(shù)點(diǎn)D時(shí)小車(chē)拖動(dòng)紙帶運(yùn)動(dòng)的速度測(cè)量值0.72m/s；此時(shí)砂和砂桶的總質(zhì)量為約m=16 g；從打下計(jì)數(shù)點(diǎn)A到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)D的過(guò)程中，細(xì)線(xiàn)對(duì)小車(chē)的拉力對(duì)小車(chē)所做的功約為0.029 J．（取重力加速度g=9.8m/s2，保留2位有效數(shù)字）．
（2）實(shí)驗(yàn)中用砂和砂桶總重力的大小作為細(xì)線(xiàn)對(duì)小車(chē)?yán)Φ拇笮�，在探究外力不變的情況下加速度與質(zhì)量之間的關(guān)系時(shí)，用到了小車(chē)的加速度a與小車(chē)和砝碼總質(zhì)量的倒數(shù)1/M關(guān)系的圖象．以下關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法中正確的是D．（選填選項(xiàng)前的字母） 
 A．需要用天平測(cè)量砂和砂桶的總質(zhì)量為m
B．若實(shí)驗(yàn)中不滿(mǎn)足小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂和砂桶的總質(zhì)量的條件，則a-$\frac{1}{M}$圖象將是一條不過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)
C．實(shí)驗(yàn)時(shí)如果將固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一側(cè)的木板墊得過(guò)高，將會(huì)導(dǎo)致a-$\frac{1}{M}$圖象不是一條直線(xiàn)
D．實(shí)驗(yàn)時(shí)如果沒(méi)有將固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一側(cè)的木板墊高一些，將會(huì)導(dǎo)致a-$\frac{1}{M}$圖象是一條不過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)．

分析 （1）根據(jù)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT2可以求出加速度的大小，再依據(jù)牛頓第二定律，求解合力，即可求解為砂和砂桶的總質(zhì)量，根據(jù)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過(guò)程中的平均速度，可以求出打紙帶上D點(diǎn)時(shí)小車(chē)的瞬時(shí)速度大��；依據(jù)力做功表達(dá)式，即可求解從打下計(jì)數(shù)點(diǎn)A到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)D的過(guò)程中力做功；
（2）該實(shí)驗(yàn)采用控制變量法，先控制小車(chē)的質(zhì)量不變，研究加速度與力的關(guān)系，再控制砝碼盤(pán)和砝碼的總重力不變，研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系．當(dāng)小車(chē)的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂桶和砂的總質(zhì)量時(shí)，細(xì)線(xiàn)的拉力等于砂桶和砂的總重力大�。�

解答 解：（1）每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出點(diǎn)，計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為T(mén)=0.1s，
根據(jù)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過(guò)程中的平均速度有：
vD=$\frac{{x}_{CE}}{2T}$=$\frac{6.85+7.63}{2×0.1}×1{0}^{-2}$ m/s=0.72m/s
根據(jù)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)推論公式△x=aT2有：
a=$\frac{{x}_{3}+{x}_{4}-{x}_{1}-{x}_{2}}{4{T}^{2}}$=$\frac{6.07+6.85-4.50-5.28}{4×0．{1}^{2}}×1{0}^{-2}$m/s2=0.785 m/s2；
依據(jù)牛頓第二定律，那么小車(chē)的合力F=Ma=200×10-3×0.785≈0.157N
因此此時(shí)砂和砂桶的總質(zhì)量約為m=$\frac{0.157}{9.8}$≈0.016kg=16g；
根據(jù)力做功表達(dá)式，W=FS，從打下計(jì)數(shù)點(diǎn)A到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)D的過(guò)程中，
細(xì)線(xiàn)對(duì)小車(chē)的拉力對(duì)小車(chē)所做的功約為W=0.157×（5.28+6.07+6.85）×10-2=0.029J；
（2）A、在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持拉力的大小不變，但不需要測(cè)量其大小多少，故A錯(cuò)誤；
B、若實(shí)驗(yàn)中不滿(mǎn)足小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂和砂桶的總質(zhì)量的條件，則a-$\frac{1}{M}$圖象將是一條先直后彎．故B錯(cuò)誤．
C、如果將固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一側(cè)的木板墊得過(guò)高，將會(huì)導(dǎo)致a-$\frac{1}{M}$圖象與橫坐標(biāo)有交點(diǎn)的一條直線(xiàn)，故C錯(cuò)誤．
D、如果沒(méi)有將固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一側(cè)的木板墊高一些，將會(huì)導(dǎo)致a-$\frac{1}{M}$圖象是與縱坐標(biāo)有交點(diǎn)的，一條不過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)，故D正確；
故答案為：（1）0.72，16，0.029；（2）D．

點(diǎn)評(píng) 解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)，然后熟練應(yīng)用物理規(guī)律來(lái)解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題．要學(xué)會(huì)應(yīng)用勻變速直線(xiàn)的規(guī)律以及推論解答實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的能力，在平時(shí)練習(xí)中要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的理解與應(yīng)用．

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：解答題

7．如圖所示，紙面內(nèi)有一直角坐標(biāo)系xOy，a、b為坐標(biāo)軸上的兩點(diǎn)，其坐標(biāo)分別為（0，2l）、（3l，0），直線(xiàn)MN過(guò)b點(diǎn)且可根據(jù)需要繞b點(diǎn)在紙面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，MN右側(cè)存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，一質(zhì)量為m，電荷量為q（q＞0）的帶電粒子從a點(diǎn)平行x軸射入第一象限，若MN繞b點(diǎn)轉(zhuǎn)到合適位置，就能保證粒子經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后恰好能夠到達(dá)b點(diǎn)，設(shè)MN與x軸負(fù)方向的夾角為θ，不計(jì)粒子重力．
（1）若粒子經(jīng)過(guò)b點(diǎn)時(shí)速度沿y軸負(fù)方向，求角θ的值和粒子的初速度v1；
（2）若粒子的初速度為v2=$\frac{4qBl}{3m}$，求粒子從a運(yùn)動(dòng)到b的時(shí)間；
（3）在保證粒子能夠到達(dá)b點(diǎn)的前提下，粒子速度取不同的值時(shí)，粒子在磁場(chǎng)中的軌跡圓的圓心位置就不同，求所有這些圓心所在曲線(xiàn)的方程．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：選擇題

8．如圖所示，一帶電粒子從平行帶電金屬板（平行板電容器）左側(cè)中點(diǎn)垂直于電場(chǎng)線(xiàn)以速度v0射入電場(chǎng)中，恰好能從下板邊緣以速率v飛出電場(chǎng)．若其他條件不變，將上、下兩個(gè)極板同時(shí)向上、下兩側(cè)平移相同的距離（使板間距離適當(dāng)增大一些），仍使該粒子從兩板左側(cè)中點(diǎn)垂直于電場(chǎng)線(xiàn)以速度v0射入電場(chǎng)中，則以下說(shuō)法正確的是（不計(jì)粒子重力）（　�。�
A．粒子將打在下極板上
B．粒子仍能從下板邊緣以速率v飛出電場(chǎng)
C．粒子仍能飛出電場(chǎng)，且飛出電場(chǎng)時(shí)的速率仍為v
D．粒子仍能飛出電場(chǎng)，且飛出電場(chǎng)時(shí)的速率大于v

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

5．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中．
（1）在研究物體的“加速度、作用力和質(zhì)量”三個(gè)物理量的關(guān)系時(shí)，我們用實(shí)驗(yàn)研究了小車(chē)“在質(zhì)量一定的情況下，加速度和作用力的關(guān)系”；又研究了“在作用力一定的情況下，加速度和質(zhì)量之間的關(guān)系”．這種研究物理問(wèn)題的科學(xué)方法是B
A．建立理想模型的方法     B．控制變量法     C．等效替代法    D．類(lèi)比法
（2）研究作用力一定時(shí)加速度與質(zhì)量成反比的結(jié)論時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是D
A．平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將裝砂的小桶用細(xì)繩通過(guò)定滑輪系在小車(chē)上
B．每次改變小車(chē)質(zhì)量時(shí)，要重新平衡摩擦力
C．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開(kāi)小車(chē)，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源
D．在小車(chē)中增減砝碼，應(yīng)使小車(chē)和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂和小桶的總質(zhì)量
（3）某次實(shí)驗(yàn)中得到一條紙帶，如圖1所示，從比較清晰的點(diǎn)起，每5個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，分別標(biāo)明0、l、2、3、4…，量得0與 1兩點(diǎn)間距離x1=30mm，1與2兩點(diǎn)間距離x2=36mm，2與3兩點(diǎn)間距離x3=42mm，3與4兩點(diǎn)間的距離x4=48mm，則小車(chē)在打計(jì)數(shù)點(diǎn)2時(shí)的瞬時(shí)速度為0.39 m/s，小車(chē)的加速度為0.6m/s2．

（4）某同學(xué)測(cè)得小車(chē)的加速度a和拉力F的數(shù)據(jù)如下表所示：（小車(chē)質(zhì)量保持不變）
F/N0.200.300.400.500.60
a/m•s-20.100.200.280.400.52
①根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在圖2坐標(biāo)圖上作出a-F圖象．
②圖線(xiàn)不過(guò)原點(diǎn)的原因可能是沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠．
③圖中的力F理論上指A，而實(shí)驗(yàn)中卻用B表示．（選填字母符號(hào)）
A．繩對(duì)小車(chē)的拉力      B．砂和砂桶的重力．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

12．如圖所示，A、B、C三點(diǎn)都在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)方向與平面ABC平行，已知AC⊥BC，∠ABC=60°，$\overline{BC}$=20cm，把一個(gè)電荷量q=2.0×10-5C的正電荷從A移到B，克服靜電力做功1.2×10-3J；把一個(gè)電子從C移到B，電場(chǎng)力做功為30eV，求：
（1）電勢(shì)差UAB及UCB；
（2）該勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

2．如圖所示，電源的電動(dòng)勢(shì)E=8V，內(nèi)阻r=5Ω，電路中電阻R2=5Ω，R1為滑動(dòng)變阻器，其最大阻值為8Ω．
（1）要使電源的輸出功率最大，R1應(yīng)取多大阻值？此時(shí)輸出功率多大？R1、R2上的功率各多大？電源的效率多大？
（2）要使滑動(dòng)變阻器上獲得最大電功率，R1應(yīng)是多大？此時(shí)R1消耗的功率為多大？

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

9．如圖所示，x軸正方向水平向右，y軸正方向豎直向上，在第Ⅰ象限內(nèi)有與y軸平行、方向向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域，區(qū)域形狀是直角三角形，三角形斜邊分別與x軸和y軸相交于（L，0）和（0，L）點(diǎn)．區(qū)域左側(cè)沿x軸正方向射來(lái)一束具有相同質(zhì)量m、電荷量為-q（q＞0）和初速度v0的帶電微粒，這束帶電微粒分布在0＜y＜L的區(qū)間內(nèi)，其中從y=$\frac{L}{2}$的點(diǎn)射入場(chǎng)區(qū)的帶電微粒剛好從（L，0）點(diǎn)射出場(chǎng)區(qū)，不計(jì)帶電微粒的重力，求：
（1）電場(chǎng)強(qiáng)度大小；
（2）從0＜y＜$\frac{L}{2}$的區(qū)間射入場(chǎng)區(qū)的帶電微粒，射出場(chǎng)區(qū)時(shí)的x坐標(biāo)值和射入場(chǎng)區(qū)時(shí)的y坐標(biāo)值的關(guān)系式；
（3）射到（2L，0）點(diǎn)的帶電微粒射入場(chǎng)區(qū)時(shí)的y坐標(biāo)值．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

6．如圖所示，物體的質(zhì)量為5kg，兩根輕質(zhì)細(xì)繩AB和AC的一端連接于豎直墻上的B、C兩點(diǎn)，另一端系于物體上A點(diǎn)，（已知$\sqrt{6}$=2.449、$\sqrt{2}$=1.414、$\sqrt{3}$=1.732，g=10m/s2），求：
（1）若在物體上施加一外力F，使AB、AC伸直，則F的最小值為多大？
（2）若在物體上施加一個(gè)方向與水平成θ=45°的拉力F，要使AB、AC繩都能伸直，求拉力F的大小范圍？（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：多選題

7．如圖所示為一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波在某個(gè)時(shí)刻的波形圖，由圖象可知（　�。�
A．質(zhì)點(diǎn)b此時(shí)位移為零
B．質(zhì)點(diǎn)b此時(shí)向-y方向運(yùn)動(dòng)
C．質(zhì)點(diǎn)d的振幅是2 cm
D．質(zhì)點(diǎn)a再經(jīng)過(guò)$\frac{T}{2}$通過(guò)的路程是4 cm，偏離平衡位置的位移是4 cm

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案