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题型:实验探究题 题类:常考题 难易度:普通

安徽省全国示范高中名校2019-2020学年高三上学期物理9月联考试卷

图1为验证牛顿第二定律的实验装置示意图。图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源,打点的时间间隔用 表示。在小车质量未知的情况下,某同学设计了一种方法用来研究“在外力一定的条件下,物体的加速度与其质量间的关系"。

(1)、请完成下列实验步骤:

①平衡小车所受的阻力:取下小吊盘,调整木板右端的高度,用手轻拨小车,直到打点计时器打出一系列 的点。

②按住小车,挂上小吊盘并在小吊盘中放入适当质量的物块,在小车中放入砝码。

③打开打点计时器电源,释放小车,获得带有点迹的纸带,在纸带上标出小车中砝码的质量m。

④按住小车,改变小车中砝码的质量,重复步骤③。

⑤在每条纸带上清晰的部分,每5个间隔标注一个计数点。测量相邻计数点的间距 ……。

求出与不同m相对应的加速度a。

⑥以砝码的质量m为横坐标, 为纵坐标,在坐标纸上做出 关系图线。

(2)、完成下列填空:

( i )设纸带上三个相邻计数点的间距为 ,相邻计时点时间间隔为 。a可用 表示为a=。图2为用米尺测量某一纸带上的 的情况,由图可求得加速度的大小a=m/s2

(ii )图3为所得实验图线的示意图。若牛顿定律成立,则小车受到的拉力为N,小车的质量为 kg。

( iii )本实验中,若小吊盘和盘中物块的质量之和m0与小车和车中砝码质量(m+M)之间关系满足 ,仍将小车受到的拉力当成m0g,则加速度计算值为,此加速度的相对误差= 。 (相对误差= )

举一反三

某同学欲用图甲所示装置探究“加速度与力、质量的关系”.实验中砂和砂桶的总质量为m,小车和砝码的总质量为M.

①实验中,为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,先调节长木板上滑轮的高度,使细线与长木板平行.接下来还需要进行的一项操作是{#blank#}1{#/blank#}

A.将长木板水平放置,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,给打点计时器通电,调节m的大小,使小车在砂和砂桶的牵引下运动,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动.

B.将长木板的一端垫起适当的高度,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,撤去砂和砂桶,给打点计时器通电,轻推小车,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动.

C.将长木板的一端垫起适当的高度,撤去纸带以及砂和砂桶,轻推小车,观察判断小车是否做匀速运动.

②图乙是实验中得到的一条纸带,O、A、B、C、D、E、F、G为8个相邻的计数点,相邻的两个计数点之间还有四个点未画出,已知打点计时器的工作频率为50Hz.该同学计划利用v﹣t图象计算小车的加速度.首先用刻度尺进行相关长度的测量,其中CE的测量情况如图丙所示,由图可知CE长为{#blank#}2{#/blank#} cm,依据此数据计算打点计时器打下D点时小车的速度为{#blank#}3{#/blank#} m/s.图丁中已标注出了打点计时器打下A、B、C、E、F五个点时小车的速度,请将打下D点时小车的速度标注在v﹣t图上.

③请在图丁中描绘出小车的v﹣t图象.

④由图丁中描绘的图线可得出小车的加速度为{#blank#}4{#/blank#} m/s2

⑤该同学保持砂和砂桶的总质量m不变,通过在小车上增加砝码改变小车的质量M,得到多组实验数据.为了探究加速度与质量的关系,该同学利用所测数据,做出了 与M的图象,下列给出的四组图象中正确的是{#blank#}5{#/blank#}

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