高一物理解答题中等难度题
(共8分)某同学为了探究物体在斜面上运动时摩擦力与斜面倾角的关系,设计实验装置如图.长直平板一端放在水平桌面上,另一端架在一物块上.在平板上标出、两点,点处放置一光电门,用光电计时器记录滑块通过光电门时挡光的时间. 实验步骤如下:
①用游标卡尺测量滑块的挡光长度,用天平测量滑块的质量;
②用直尺测量之间的距离,点到水平桌面的垂直距离,点到水平桌面的垂直距离;
③将滑块从点静止释放,由光电计时器读出滑块的挡光时间;
④重复步骤③数次,并求挡光时间的平均值T;
⑤利用所测数据求出摩擦力和斜面倾角的余弦值
⑥多次改变斜面的倾角,重复实验步骤②③④⑤,做出关系曲线.
用测量的物理量完成下列各式(重力加速度为):
①滑块通过光电门时的速度________;
②滑块运动时的加速度________;③滑块运动时所受到的摩擦阻力________.
④若滑块的质量2,该同学做出关系曲线是一条斜率为K=1.0的过原点倾斜的直线,则滑块与木板之间的动摩擦因数为. (保留两位小数)
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某同学为了探究物体在斜面上运动时摩擦力与斜面倾角的关系,设计实验装置如图。长直平板一端放在水平桌面上,另一端架在一物块上。在平板上标出A、B两点,B点处放置一光电门,用光电计时器记录滑块通过光电门时挡光的时间。
实验步骤如下:
①用游标卡尺测量滑块的挡光长度d,用天平测量滑块的质量m;
②用直尺测量AB之间的距离s,A点到水平桌面的垂直距离,B点到水平桌面的垂直距离;
③将滑块从A点静止释放,由光电计时器读出滑块的挡光时间t;
④重复步骤③数次,并求挡光时间的平均值;
⑤利用所测数据求出摩擦力和斜面倾角的余弦值;
⑥多次改变斜面的倾角,重复实验步骤②③④⑤,做出关系曲线。
⑴用测量的物理量完成下列各式(重力加速度为g):
①斜面倾角的余弦=________;
②滑块通过光电门时的速度v=________;
③滑块运动时的加速度a=________;
④滑块运动时所受到的摩擦阻力f=________;
(2)测量滑块挡光长度的游标卡尺读数如图所示,读得d=________。
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某探究学习小组欲探究物体的加速度a与合力F、质量m的关系,他们在实验室组装了如图甲所示的实验装置:
(1)某同学通过实验得到如图乙所示的图像,造成这一结果的原因是:在平衡摩擦力时木板与水平桌面间的倾角___________(填“偏大”或“偏小”)。
(2)该同学在平衡摩擦力后进行实验,为了便于探究(将砝码和盘的重力近似看作绳子对小车的拉力).减小误差,应使小车质量M_____砝码和盘的总质量m(填“远大于”、“远小于”或“等于”)。
(3)打点计时器接频率为的交流电某次打出的某一条纸带, 为相邻的6个计数点,如图,相邻计数点间还有四个点未标出。利用图中给出的数据可求出小车的加速度______。
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某同学为了测量木质材料与金属材料间的动摩擦因数,设计了一个实验方案:实验装置如图甲所示,金属板放在水平桌面上,且始终静止。他先用打点计时器测出木块运动的加速度,再利用牛顿第二定律计算出动摩擦因数。
(1)实验时_________(填“需要”或“不需要”)使砝码和砝码盘的质量m远小于木块的质量M;_______(填“需要”或“不需要”)把金属板的一端适当垫高来平衡摩擦力。
(2)图乙是某次实验时打点计时器所打出的纸带的一部分,纸带上计数点间的距离如图所示,则打点计时器打A点时木块的速度为___________m/s;木块运动的加速度为______。(打点计时器所用电源的频率为50Hz,结果均保留两位小数)。
(3)若打图乙纸带时砝码和砝码盘的总质量为50g,木块的质量为200g,则测得木质材料与金属材料间的动摩擦因数为__________(重力加速度g=10m/s2,结果保留两位有效数字)
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在探究摩擦力变化规律的实验中,设计了如图甲所示的实验装置,力传感器A与计算机连接,可获得力随时间变化的规律。将力传感器固定在水平桌面上,测力端通过水平细绳与一滑块相连,滑块放在较长的小车上,小车一端连接一根轻绳并跨过光滑的轻定滑轮系一只空沙桶(调节滑轮使桌面上部细绳水平),整个装置处于静止状态。实验开始时打开传感器,同时缓慢向沙桶里倒入沙子,小车一旦运动起来,立即停止倒沙子,若力传感器采集的力随时间变化的图象如图乙所示,请结合该图象,分析下列问题:
(1)滑块与小车之间的滑动摩擦力的大小为_________N;
(2)滑块与小车之间的最大静摩擦力的大小为_________N。
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在探究“加速度与力和质量的关系”实验时,某老师对传统实验进行了改进,其实验操作如下:
①如图1所示,先将沙和沙桶通过滑轮悬挂于小车一端,调节平板的倾角θ,使小车沿斜面向下做匀速直线运动,测出沙和沙桶的总质量m;
②保持平板倾角θ不变,去掉沙和沙桶,小车即在平板上沿斜面向下做匀加速直线运动,通过纸带测量其加速度a;
③保持小车质量M不变,多次改变沙和沙桶的总质量m,每次重复①②两步操作,得到小车加速度与合力的关系;
④多次改变小车的质量,进行适当的操作,得到小车加速度和质量的关系.
(1)在上述实验操作过程中,以下说法正确的是_______
A.可以用电池盒给打点计时器供电
B.应在小车开始运动后再接通打点计时器的电源
C.要保持细绳与平板平行
D.应让小车从靠近定滑轮处开始运动
(2)在操作①中若打了一条如图2所示的纸带,已知纸带左端为连接小车处,则应将平板的倾角适当_______(选填“增大”或“减小”)些;
(3)在操作②中,小车所受的合力大小等于_______(用题中所给定的字母以及重力加速度g表示);
(4)在本实验中_______(选填“需要”或“不需要”)满足沙和沙桶的质量远小于小车的总质量;在操作④中,每次改变小车质量后,_______(选填“需要”或“不需要”)重新调节平板的倾角.
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如图所示为某同学探究加速度与力、质量关系的实验装置,两个相同的小车并排放在光滑水平桌面上,小车前端各系根轻质细线,线的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘,盘里分别放有不同质量的砝码,如图甲。小车所受的水平拉力F的大小可以认为等于砝码(包括砝码盘)所受的重力大小。小车后端也系有细线,用一只夹子夹住两根细线,如图乙,控制两辆小车同时开始运动和结束运动。
由于两个小车的初速度都是零,运动时间又相同,因为,即,所以只要测出两小车位移x之比就等同于测出了它们的加速度a之比。
实验结果是:当两小车质量相同时,______________________;当拉力F相等时,______________________。实验中用砝码(包括砝码盘)所受的重力的大小作为小车所受拉力F的大小,这样做会引起实验误差,为了减小这个误差,G与小车所受重力Mg之间需要满足的关系是:________________。
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