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5.驗證牛頓第二定律實驗中,甲、乙兩同學在同一實驗室,各取一套如圖所示的裝置放在水平桌面上,小車上均不放砝碼,在沒有平衡摩擦力的情況下,研究加速度a與拉力F的關系,分別得到圖中甲、乙兩條直線.設甲、乙用的小車質量分別為m、m,甲、乙用的小車與木板間的動摩擦因數分別為μ,μ,由圖可知,m小于m、μ大于 μ.(選填“大于”、“小于”或“等于”).
甲同學在糾正了疏漏之處后,保持小車的質量M不變,改變砂桶與砂的總重力F,多次實驗,根據得到的數據,在a-F圖象中描點,如右圖.結果發現右側若干個點明顯偏離直線,若不斷增加砂桶中砂的質量,a-F圖象中各點連成的曲線將不斷延伸,加速度的趨向值為g.

分析 a-F圖象的斜率表示加速度的倒數;求解出加速度與拉力F的表達式后結合圖象分析得到動摩擦因素情況.
當M>>m時,鉤碼的重力基本等于繩子的拉力,即小車的合力,當不滿足M>>m時,拉力和鉤碼的總重力出現明顯的差值,圖線偏離直線.
若所掛鉤碼不斷增加,當鉤碼的重力非常大時,它將帶動小車近似做加速度為g 的運動,結合牛頓第二定律得出繩子拉力的趨向值.

解答 解:當沒有平衡摩擦力時有:T-f=ma,故a=$\frac{1}{m}$T-μg,即圖線斜率為$\frac{1}{m}$,縱軸截距的大小為μg.
觀察圖線可知m小于m,μ大于μ
由于OA段a-F關系為一傾斜的直線,所以在質量不變的條件下,加速度與外力成正比;由實驗原理:mg=Ma
得a=$\frac{mg}{M}=\frac{F}{M}$,而實際上a′=$\frac{mg}{M+m}$,可見A,B段明顯偏離直線是由于沒有滿足M>>m造成的.
因為鉤碼的重力在這個實驗中充當小車所受到的合外力,當鉤碼的重力非常大時,它將帶動小車近似做加速度為g 的運動.
故答案為:小于;大于;g.

點評 本題主要考察“驗證牛頓第二定律”的實驗,要明確實驗原理,特別是要明確系統誤差的來源,知道減小系統誤差的方法.

練習冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

15.興趣小組利用伏安法測電阻.待測電阻RX阻值約為1200Ω,選用量程合適的電壓表的內阻Rv約為10KΩ,選用量程合適的電流表的內阻RA約為1Ω.為了減小因為電表內阻引起的系統誤差,
(1)測量電路應該選擇內(填“外接法”或“內接法”)
(2)該接法引起系統誤差的結果是電阻測量值比準確值偏大(填“偏大”或“偏小”)

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

16.空間存在一電場,一帶負電的粒子僅在電場力作用下從x1處沿x軸負方向運動,初速度大小為v0,其電勢能Ep隨坐標x變化的關系如圖所示,圖線關于縱軸左右對稱,以無窮遠處為零電勢能點,粒子在原點O處電勢能為E0,在x1處電勢能為E1,則下列說法中正確的是(  )
A.粒子經過x1、-x1處速度相同
B.坐標原點O處電場強度為零
C.粒子能夠一直沿x軸負方向運動,一定v0>$\sqrt{\frac{{2(E}_{0}-{E}_{1})}{m}}$
D.由x1運動到O過程加速度一直減小

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

13.甲物體的質量是乙物體的5倍,它們在同一高度同時開始自由下落,最后落在同一個水平面上,忽略空氣的阻力,則下列說法中正確的是(  )
A.甲、乙同時落地B.甲比乙先落地
C.甲比乙先落地D.下落過程中,甲的加速度是乙的5倍

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

20.汽車的速度--時間圖象如圖所示,則下列說法正確的是(  )
A.前4秒內,汽車一直做勻變速直線運動
B.前3秒汽車的位移為15米
C.第2秒末汽車的加速度為零
D.第2秒末汽車離出發點最遠

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

10.隨著全世界開始倡導低碳經濟的發展,電動自行車產品已越來越受到大家的青睞,某同學為了測定某電動車電池的電動勢和內電阻,設計了如圖所示電路,提供的實驗器材有:
(A)電動車電池一組,電動勢約為12V,內阻未知
(B)直流電流表量程300mA,內阻很小
(C)電阻箱R,阻值范圍為0~999.9Ω
(D)定值電阻R0,標稱阻值10Ω
(E)導線和開關

(1)當他閉合開關時發現,無論怎樣調節變阻器,電流表都沒有示數,反復檢查后發現電路連接完好,估計是某一元件損壞,因此他拿來多用電表檢查故障,他的操作如下:
①斷開電源開關S,
②將多用表選擇開關置于×1Ω檔,調零后,紅黑表筆分別接R0兩端,讀數為10Ω,
③將多用表選擇開關置于×10Ω檔,調零后,將紅黑表筆分別接電阻箱兩端,發現指針讀數如圖所示,則所測阻值為70Ω,然后又用多用電表分別對電源和開關進行檢測,發現電源和開關均完好.
由以上操作可知,發生故障的元件是電流表.
(2)在更換規格相同的元件后重新連接好電路.
(3)改變電阻箱的阻值R,分別測出阻值為R0=10Ω的定值電阻的電流I,下列三組關于R的取值方案中,比較合理的方案是2(選填方案編號1、2或3).
方案編號 電阻箱的阻值R/Ω
 1 300.0 250.0 200.0 150.0 100.0
 2 100.0 85.0 70.0 55.0 40.0
 3 40.0 30.0 25.0 20.0 15.0
(4)根據實驗數據描點,繪出的$\frac{1}{I}$-R圖象是一條直線.若直線的斜率為k,在坐標軸上的截距為b,則該電源的電動勢E=$\frac{1}{k}$,內阻r=$\frac{b}{k}$-R0(用k、b和R0表示).

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

17.如圖所示,面積為S的單匝閉合線框在磁感應強度為B勻強磁場中,以恒定的角速度ω繞垂直于磁場方向的轉軸勻速轉動,下列說法中錯誤的是(  )
A.在穿過線框的磁通量為$\frac{BS}{2}$的時刻,線框中的感應電動勢為$\frac{BSω}{2}$
B.在穿過線框的磁通量為$\frac{\sqrt{2}BS}{2}$的時刻,線框中的感應電動勢為$\frac{\sqrt{2}BSω}{2}$
C.線框轉動四分之一周過程中,感應電動勢的平均值為$\frac{2BSω}{π}$
D.線框轉動一周過程中,感應電動勢的平均值為0

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

14.如圖所示,一個截面為劈形的滑梯固定在水平地面上,高h1=12m,底角分別為37°、53°,將A、B兩物塊(其質量mA=mB=2kg)用輕繩連續,通過滑梯頂端的小滑輪跨放在左右兩側斜面上,開始時在滑輪處壓住輕繩,已知輕繩伸直時,兩物塊離地高度相等并且h2=4m.不計一切摩擦力,取g=10m/s2,sin37°=0.6,sin53°=0.8.
(1)若在壓輕繩處突然剪斷輕繩,求A物塊下滑中的加速度的大小;
(2)若松開輕繩,求在B物塊滑動過程中,A物塊增加的重力勢能;
(3)若松開輕繩,求B物塊滑到底端時的動能大小.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

18.關于摩擦力,下列說法正確的是(  )
A.靜摩擦力產生在兩個靜止的物體之間,滑動摩擦力產生在兩個運動的物體之間
B.有摩擦力一定存在彈力,且摩擦力的方向總與相對應的彈力方向垂直
C.靜摩擦力可以作為動力、阻力,而滑動摩擦力只能作為阻力
D.摩擦力的大小與正壓力大小成正比

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