高中 | 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 题目答案及解析

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必修1

第四章 牛顿运动定律

4.2 实验:探究加速度与力、质量的关系

探究加速度与物体受力、物体质量的关系

实验小组用如图甲所示装置进行“探究小车速度随时间变化的规律”,利用如图乙所示装置进行“探究加速度与力和质量的关系”,利用如图丙所示的装置进行“验证机械能守恒定律”实验。请仔细阅读题意,完成以下问题:

关于三个实验的条件下列说法正确的是$(\quad\ \ \ \ )$。(多选)

["

图甲实验不一定需要平衡摩擦力

","

图乙实验需要称量悬挂的重物质量

","

图乙实验不需要悬挂的重物质量远小于小车质量

","

图丙实验中应该用手托住重物由静止释放

"]
[["AC"]]

$\rm A$.用图甲所示装置进行“探究小车速度随时间变化的规律”,该实验无论是否平衡摩擦力都可照常进行,且不影响实验的准确性,故$\rm A$正确;

$\rm BC$.图乙实验用力传感器测拉力,所以没必要满足重物的质量远小于小车的质量,也不需要测量重物质量,故$\rm B$错误,$\rm C$正确;

$\rm D$.图丙实验开始时要使纸带处于竖直状态,用手或者夹子固定纸带上端,然后静止释放,故$\rm D$错误;

故选:$\rm AC$

已知打点计时器使用的是$50\;\rm Hz$的交流电源,下图是实验得到的其中一条纸带,每相邻两个点之间均有一个点未画出,请计算其加速度大小为                 $\;\rm m/s^{2}$。(保留两位有效数字)

进行图乙和图丙实验的两个实验小组不小心把他们的两条纸带弄混了,同学们计算了其中一条纸带的加速度大小为$0.82\;\rm m/s^{2}$,你认为该纸带是由实验                 得到的。(填“乙”或“丙”)

[["$2.5$","乙"]]

由逐差法可得$s_{3} − s_{1}=2a_{1}T^{2}$$s_{4} − s_{2}=2a_{2}T^{2}$

故得加速度$a=\dfrac{a_{1}+a_{2}}{2}=\dfrac{s_{4}+s_{3}-s_{2}-s_{1}}{4T^{2}}$

由题意可知$T=0.04\;\rm s$$s_{1}=24.20\;\rm mm$$s_{2}=(52.39 − 24.20)\;\rm mm=28.19\;\rm mm$$s_{3}=(84.59 − 52.39)\;\rm mm=32.20\;\rm mm$$s_{4}=(120.78 − 84.59)\;\rm mm=36.19\;\rm mm$

代入数据解得加速度$a=2.5\;\rm m/s^{2}$

图丙实验是测量自由落体运动的加速度,根据题意,同学们计算了其中一条纸带的加速度大小为$0.82\;\rm m/s^{2}$,该实验测量的加速度数值远小于重力加速度,很显然,这条纸带不是图丙实验得到的,应为图乙实验得到的。

实验“验证机械能守恒定律”打出的纸带中,在计算某点重锤速度的方法正确的是$(\quad\ \ \ \ )$

$\rm A$.数出从起点$O$到该点的时间间隔$t$,由$v=gt$进行计算

$\rm B$.测量出发点$O$到该点的距离$h$,由$v=\sqrt{2gh}$进行计算

$\rm C$.测量与该点左右相邻的两点间距离$L$,任意相邻两点的时间间隔为$T$,由$v=\dfrac{L}{2T}$进行计算

[["

$\\rm C$

"]]

图丙实验目的是测量自由落体运动的加速度,计算瞬时速度时不能把自由落体加速度当作已知量去运用,只能利用匀变速直线运动的推论,用平均速度法求中间时刻的瞬时速度,故$AB$错误,选$C$

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