如图*所示,两个相同装置:两辆相同的小车并排放在两相同的直轨道上,小车前端系上细线,线的另一端跨过定滑轮各挂一...
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如图*所示,两个相同装置:两辆相同的小车并排放在两相同的直轨道上,小车前端系上细线,线的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘.盘里可以分别放不同质量的砂子,小车后端连着纸带,纸带分别穿过固定在轨道上的打点计时器,两个打点计时器并联接在同一接线板上.实验时先接通接线板的电源使两打点计时器同时开始打点,然后同时释放两辆小车,当其中有一辆小车快接近导轨末端时,断开接线板的电源,两打点计时器同时停止工作.
如图乙所示为某次实验得到的两条纸带,纸带上的0、1、2、3、4、5、6为所选取的测量点(相邻两点间还有四个打点未画出),两相邻测量点间的距离如图所示,单位为cm.打点计时器所用电源的频率为50Hz.
(1)求出①号纸带测量点5的速度v5= m/s;①号纸带对应的加速度值为 m/s2.(结果保留两位有效数字)
(2)利用此装置,正确平衡摩擦力后,研究质量一定时,加速度与力的关系,是否必须求出两辆小车运动加速度的确切值? (选填“是”或“否”);请说明理由: 。
(3)利用此图的其中一个装置,还可以探究做功与物体速度变化的关系. 若用M表示小车及车上砝码的总质量,m表示砂子及盘的总质量,对于改变外力对小车做的功,下列说法正确的是
A.通过改变小车运动的距离来改变外力做功时,必须平衡摩擦,必须满足M远大于m
B.通过改变小车运动的距离来改变外力做功时,不需要平衡摩擦,也不需要满足M远大于m
C.通过改变小盘里砂子的质量来改变外力做功时,必须平衡摩擦,必须满足M远大于m
D.通过改变小车上砝码的质量来改变外力做功时,只需平衡摩擦不需要满足M远大于m
(4)若在①号纸带上标注纸带随小车运动的加速度方向,应该是 (填“O→E”,或“E→O”)
【回答】
(1)0.24;0.21;
(2)否,因两打点计时器同时开始、停止工作,故两小车运动的时间相等,可以用纸带上打点的总位移大小之比表示加速度之比;
(3)BC;(4)O→E
解:(1)匀变速直线运动中,平均速度等于中间时刻的瞬时速度;
对于第一条纸带,有:,
根据作差法得:a==0.21m/s2,
(2)小车做初速度为零的匀加速直线运动,结合位移时间关系公式,有:
;
故不需要求出小车运动加速度的确切值;
理由:因两打点计时器同时开始、停止工作,故两小车运动的时间相等,可以用纸带上打点的总位移大小之比表示加速度大小之比;
(3)A、B、采用倍增法使功成倍增加,通过改变小车运动的距离来改变外力做功时,根据W=Fx,由于合力恒定,故不需要平衡摩擦力,也不需要保*M远大于m,故A错误,B正确;
C、D、采用倍增法使功成倍增加,通过改变小车上砝码的质量来改变外力做功时,根据W=Fx,采用mg来表示拉力F;如果把(M+m)作为整体来研究动能定理,就不需要必须满足M远大于m;当然,如果对小车M进行动能定理研究,肯定要满足M远大于m;故C正确,D错误;
故选:BD.
(4)由图可知计数点之间的距离逐渐增大,所以小车的加速度方向O→E.
知识点:牛顿第二定律
题型:实验,探究题
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