9.如圖1所示,為“探究加速度與力、質量的關系”實驗裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a與鉤碼的質量及小車和砝碼的質量對應關系圖.鉤碼的質量為m1,小車和砝碼的質量為m2,重力加速度為g.

(1)下列說法正確的是D.
A.每次在小車上加減砝碼時,應重新平衡摩擦力
B.實驗時若用打點計時器應先釋放小車后接通電源
C.本實驗m2應遠小于m1
D.在用圖象探究加速度與質量關系時,應作a-$\frac{1}{{m}_{2}}$圖象
(2)實驗時,某同學由于疏忽,遺漏了平衡摩擦力這一步驟,測得F=m1g,作出a-F圖象,他可能作出圖2中丙(選填“甲”、“乙”、“丙”)圖線.此圖線的AB段明顯偏離直線,造成此誤差的主要原因是C.
A.小車與軌道之間存在摩擦
B.導軌保持了水平狀態(tài)
C.鉤碼的質量太大
D.所用小車和砝碼的質量太大
(3)實驗時,某同學遺漏了平衡摩擦力這一步驟,若軌道水平,他測量得到的$\frac{1}{{m}_{2}}$-a圖象,如圖3,設圖中直線的斜率為k,在縱軸上的截距為b,則小車與木板間的動摩擦因數(shù)μ=$\frac{gk}$,鉤碼的質量m1=$\frac{1}{gk}$.

分析 (1)根據(jù)實驗的原理以及操作中的注意事項逐項分析,得出正確答案.
(2)如果沒有平衡摩擦力的話,就會出現(xiàn)當有拉力時,物體不動的情況.得出圖象彎曲的原因是:未滿足沙和沙桶質量遠小于小車的質量.
(3)根據(jù)牛頓第二定律,列出小車的滑動摩擦力大小,然后結合圖象的斜率與截距,可以得出結論.

解答 解:(1)A、每次在小車上加減砝碼時,不需要重新平衡摩擦力,故A錯誤.
B、實驗時應先接通電源,再釋放小車,故B錯誤.
C、為了使鉤碼的重力等于細繩的拉力,本實驗m2應遠大于m1.故C錯誤.
D、在用圖象探究加速度與質量關系時,為了通過線性圖線得出a與m的關系,應作a-$\frac{1}{{m}_{2}}$圖象,故D正確.
故選:D.
(2)遺漏了平衡摩擦力這一步驟,就會出現(xiàn)當有拉力時,物體不動的情況.故圖線為丙.
當不滿足m1<<m2時,隨m1的增大物體的加速度a逐漸減小,故圖象彎曲的原因是:所掛鉤碼的總質量太大,不滿足沙和沙桶質量遠小于小車的質量.故C正確.
(3)根據(jù)牛頓第二定律可知,m1g-μm2g=m2a;
結合$\frac{1}{{m}_{2}}-a$圖象,可得:$\frac{1}{{m}_{2}}=\frac{μ}{{m}_{1}}+\frac{1}{{m}_{1}g}a$,
設圖中直線的斜率為k,在縱軸上的截距為b,
因此鉤碼的質量m1=$\frac{1}{gk}$,小車與木板間的動摩擦因數(shù)μ=$\frac{gk}$.
故答案為:(1)D;(2)丙,C;(3)$\frac{gk}$,$\frac{1}{gk}$.

點評 會根據(jù)實驗原理分析分析為什么要平衡摩擦力和讓小車的質量M遠遠大于小桶(及砝碼)的質量m,且會根據(jù)原理分析實驗誤差,同時掌握由牛頓第二定律列出方程,與圖象的斜率與截距綜合求解的方法.

練習冊系列答案
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18.為了測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻,現(xiàn)提供如下器材:
A.電壓表V(量程3V,內(nèi)阻約為8kΩ);  
B.電流表A(量程0.6A,內(nèi)阻rA=0.8Ω);
C.滑動變阻器(0~20Ω);  
D.開關;  
E.導線若干;  
F.一節(jié)待測的干電池;

(1)為準確測定干電池的電動勢和內(nèi)電阻,應選擇圖中的乙(選填“甲”或“乙”)所示電路;
(2)在閉合開關前,滑動變阻器應調(diào)至左(選填“左”或“右”)端;
(3)移動滑動變阻器的滑片,得到幾組電壓表和電流表的示數(shù),描繪成如圖丙所示的U-I圖線.可得該干電池的電動勢為1.4V;內(nèi)阻為2Ω.

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19.如圖,一半徑為R,粗糙程度處處相同的半圓形軌道豎直固定放置,直徑POQ水平,一質量為m的質點自P點上方高度R處由靜止開始下落,恰好從P點進入軌道,質點滑到Q點時,速度恰好為零,忽略空氣阻力,g為重力加速度大小.現(xiàn)將質點自P點上方高度2R處由靜止開始下落,用W表示此情況下質點從P點運動到Q點的過程中克服摩擦力所做的功.則(  )
A.W=mgR,且質點恰好可以到達Q點上方高度R處
B.W=2mgR,且質點恰好可以到達Q點
C.W>mgR,且質點不能到達Q點上方高度R處
D.W<mgR,且質點到達Q點上方高度R處后,繼續(xù)上升一段距離

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17.如圖為“用DIS(位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機)研究加速度和力的關系”的實驗裝置.實驗操作中,用鉤碼所受的重力作為小車所受外力,用DIS系統(tǒng)測定小車的加速度.在保持小車總質量不變的情況下,改變所掛鉤碼的數(shù)量,多次重復測量,將數(shù)據(jù)輸入計算機,得到如圖(1)所示的a~F關系圖線

(1)分析發(fā)現(xiàn)圖線在水平軸上有明顯的截距(OA不為零),這是因為沒有平衡摩擦力.
(2)圖線AB段基本是一條直線,而BC段明顯偏離直線,造成此誤差的主要原因是(單選)D
(A)小車與軌道之間存在摩擦
(B)釋放小車之前就啟動記錄數(shù)據(jù)的程序
(C)實驗的次數(shù)太多
(D)鉤碼的總質量不是遠小于小車的總質量
(3)在多次實驗中,如果鉤碼的總質量不斷地增大,BC曲線將不斷地延伸,那么該曲線所逼近的漸近線的方程為a=g.
(4)實驗中通過增加鉤碼的數(shù)量,多次測量,可得小車運動的加速度a和所受拉力F的關系圖象.他們在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了實驗,得到了兩條a-F圖線,如上圖中圖(b)所示.圖線①是在軌道右側抬高成為斜面情況下得到的;(選填“①”或“②”)
在軌道水平時小車運動的阻力f=0.5.

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