如(a)图,质量为M的滑块A放在气垫导轨B上,C为位移传感器,它能将滑块A到传感器C的距离数据实时传送到计算机上,经计算机处理后在屏幕上显示滑块A的位移-时间(s-t)图象和速率

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 加速度/2022-07-24 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如(a)图,质量为M的滑块A放在气垫导轨B上,C为位移传感器,它能将滑块A到传感器C的距离数据实时传送到计算机上,经计算机处理后在屏幕上显示滑块A的位移-时间(s-t)图象和速率-时间(v-t)图象.整个装置置于高度可调节的斜面上,斜面的长度为l、高度为h.(取重力加速度g=9.8m/s2,结果可保留一位有效数字)
(1)现给滑块A一沿气垫导轨向上的初速度,A的v-t图线如(b)图所示.从图线可得滑块A下滑时的加速度a=______m/s2,摩擦力对滑块A运动的影响______.(填“明显,不可忽略”或“不明显,可忽略”)
(2)此装置还可用来验证牛顿第二定律.实验时通过改变______,可验证质量一定时,加速度与力成正比的关系;实验时通过改变______,可验证力一定时,加速度与质量成反比的关系.
(3)将气垫导轨换成滑板,滑块A换成滑块A′,给滑块A′一沿滑板向上的初速度,A′的
s-t图线如(c)图.图线不对称是由于______造成的,通过图线可求得滑板的倾角θ=______(用反三角函数表示),滑块与滑板间的动摩擦因数μ=______.

魔方格

魔方格

◎ 答案

(1)从图象可以看出,滑块上滑和下滑过程中的加速度基本相等,所以摩擦力对滑块的运动影响不明显,可以忽略.根据加速度的定义式可以得出a=
v-v0
t
=
3.0-0
0.5
m/s2=6m/s2
(2)牛顿第二定律研究的是加速度与合外力和质量的关系.当质量一定时,可以改变力的大小,当斜面高度不同时,滑块受到的力不同,可以探究加速度与合外力的关系.由于滑块下滑加速的力是由重力沿斜面向下的分力提供,所以要保证向下的分力不变,应该使Mg?
h
l
不变,所以应该调节滑块的质量及斜面的高度,且使Mh不变.
(3)滑板与滑块间的滑动摩擦力比较大,导致图象成抛物线形.
从图上可以读出,滑块上滑和下滑时发生位移大小约为x=0.84m-0.20m=0.64m
上滑时间约为t1=0.4s,下滑时间约为t2=0.6s,上滑时看做反向匀加速运动,
根据动学规律有:x=
1
2
a1t12,根据牛顿第二定律有mgsinθ+μmgcosθ=ma1
下滑时,有x=
1
2
a2t22,mgsinθ-μmgcosθ=ma2
联立解得sinθ=0.58,θ=arcsin0.58,μ=0.27
故答案为:(1)6  不明显,可忽略
(2)斜面高度h      滑块A的质量M及斜面的高度h,且使Mh不变
(3)滑动摩擦力     arcsin0.58    0.27

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“如(a)图,质量为M的滑块A放在气垫导轨B上,C为位移传感器,它能将滑块A到传感器C的距离数据实时传送到计算机上,经计算机处理后在屏幕上显示滑块A的位移-时间(s-t)图象和速率…”主要考查了你对  【加速度】,【实验:探究加速度与力、质量的关系】,【牛顿第二定律】,【传感器的应用】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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