如图甲所示,力传感器A与计算机相连接,可获得力随时间变化的规律.将力传感器固定在光滑水平桌面上,测力端通过轻质细绳与一滑块相连,调节传感器高度使细绳水平,滑块放

如图甲所示,力传感器A与计算机相连接,可获得力随时间变化的规律.将力传感器固定在光滑水平桌面上,测力端通过轻质细绳与一滑块相连,调节传感器高度使细绳水平,滑块放

题型:不详难度:来源:
如图甲所示,力传感器A与计算机相连接,可获得力随时间变化的规律.将力传感器固定在光滑水平桌面上,测力端通过轻质细绳与一滑块相连,调节传感器高度使细绳水平,滑块放在较长的小车上,滑块的质量m=1.0kg,小车的质量为M=0.65kg.一根轻质细绳跨过光滑的定滑轮,其一端连接小车,另一端系一只空沙桶,调节滑轮可使桌面上部细绳水平,整个装置先处于静止状态.现打开传感器的同时缓慢向沙桶里倒入沙子,当小车刚好开始运动时,立即停止倒沙子.若力传感器采集的F-t图象如乙图所示,请结合该图象,求:(重力加速度g=10m/s2

(1)小车刚开始运动时沙桶及所装沙子的总质量m0和滑块与小车间的动摩擦因数μ;
(2)小车运动稳定后的加速度大小.
答案
(1)当小车由静止刚好开始运动时,滑块与小车间的摩擦力是最大静摩擦力,由图乙所示图象可知,
滑块与小车间的最大静摩擦力fmax=3.5N,
此时沙桶及所装沙子的总重力m0g=fmax
解得:m0=
3.5
10
=0.35kg

由图乙所示图象可知,稳定后,滑块的滑动摩擦力f=3.0N,
由f=μmg
解得:μ=
f
mg
=
3
10
=0.3

(2)对沙桶及所装沙子,根据牛顿第二定律得:
m0-T=m0a…①
对小车运用牛顿第二定律得:
T-f=Ma…②
由①②解得:a=0.5m/s2
答:(1)小车刚开始运动时沙桶及所装沙子的总质量m0为0.35kg,滑块与小车间的动摩擦因数μ为0.3;
(2)小车运动稳定后的加速度大小为0.5m/s2
举一反三
某同学为探究“加速度与物体受力的关系”,设计了如图所示的实验装置:把一端带滑轮的木板平放在水平桌面上,将力传感器固定在小车上,用来测量绳对小车的拉力;小车的加速度由打点计时器打出的纸带测出,已知打点计时器使用的低压交流电源的频率为50Hz.

(1)对于实验的操作要求,下列说法正确的是______.
A.本次实验中应保持小车和传感器总质量不变.
B.为消除小车与木板之间摩擦力的影响,应将木板不带滑轮的一端适当垫高,在不挂沙桶的情况下使小车能够静止在木板上.
C.本实验必须满足细沙和桶的总质量远小于小车和传感器的总质量.
(2)如图乙是实验中得到的一条纸带,A、B、C、D、E、F、G为7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,量出相邻的计数点之间的距离分别为SAB=4.12cm、SAC=8.67cm、SAD=13.65cm、SAE=19.04cm、SAF=24.85cm、SAG=31.09cm.则小车的加速度a=______m/s2(结果保留2位有效数字).
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某实验小组在实验室做“探究加速度与力、质量的关系”实验:
(1)甲同学在物体所受合外力不变时,改变物体的质量,得到数据如表所示。
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实验次数物体质量m(kg)物体的加速度a(m/s2物体质量的倒数1/m(1/kg)
10.200.785.00
20.400.382.50
30.600.251.67
40.800.201.25
51.000.161.00
在做“探究加速度和力、质量的关系”的实验中,保持小车和砝码的总质量不变,测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示
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F(N)0.200.300.400.500.60
a(m/s20.110.190.290.400.51
在验证“当物体质量一定时,物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律时,给出如下器材:
倾角可以调节的长木板(如图所示),小车一个,计时器一个,刻度尺一把.
实验步骤如下:
①让小车自斜面上方一固定点A1从静止开始下滑到斜面底端A2,记下所用的时间t.
②用刻度尺测量A1与A2之间的距离x.
③用刻度尺测量A1相对于A2的高度h.
④改变斜面的倾角,保持A1与A2之间的距离不变,多次重复上述实验步骤并记录相关数据h、t.
⑤以h为纵坐标,1/t2为横坐标,根据实验数据作图.
若在此实验中,如能得到一条过坐标系原点的直线,则可验证“当质量一定时,物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律.
根据上述实验步骤和说明回答下列问题:(不考虑摩擦力影响,用已知量和测得量符号表示)
(1)设小车所受的重力为mg,则小车的加速度大小a=______,小车所受的合外力大小F=______.
(2)请你写出物体从斜面上释放高度h与下滑时间t的关系式______.
为了探究加速度与力的关系,使用如图甲所示的气垫导轨装置进行实验.两个光电门与数字计时器相连,当滑行器通过光电门1、光电门2时,光束被遮挡的时间t1、t2都可以被测量并记录,滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M,挡光片宽度为D,光电门间距离为x,牵引砝码的质量为m.回答下列问题:
(1)若取M=0.4kg,改变m的值,进行多次实验,以下m的取值不合适的一个是______.
A.m1=5g B.m2=15g C.m3=40g D.m4=400g
(2)在此实验中,需要测得每一个牵引力对应的加速度,其中求得的加速度的表达式为:______(用t1、t2、D、x表示)
(3)某同学测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示:(小车质量保持不变)
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F(N)0.200.300.400.500.60
a(m/s20.300.400.480.600.72