尺时,立即用手指捏直尺,若捏住位置刻度读数为x,则乙同学的反应时间为
(重力加速度为g).
(2)基于上述原理,某同学用直尺制作测量反应时间的工具,若测量范围为0~0.4s,则所用直尺的长度至少为 80 cm(g取10m/s2);若以相等时间间隔在直尺上对应的长度是 不相等 的(选填“相等”或“不相等”).
【考点】自由落体运动.
【分析】直尺做的是自由落体运动,根据自由落体运动计算下降的时间,直尺下降的时间就是人的反应时间,根据匀变速直线运动的规律分析相等时间间隔内位移的变化规律.
【解答】解:直尺下降的时间即为自由落体运动的时间,根据x=gt2可得: t=
,
.
即乙同学的反应时间为
测量范围为0~4s,则所用直尺的长度即为自由落体下降4s的位移的大小,即:h=gt2=
=0.8m=80cm
自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,根据匀加速直线运动的规律可
知,在相等时间间隔通过的位移是不断增加的,所以每个时间间隔在直尺上对应的长度是不相等的. 故答案为:
;80;不相等.
15.为了“探究加速度与力、质量的关系”,现提供如图1所示实验装置.请思考探究思路并回答下列问题:
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(1)实验中用钩码的重力G=mg的大小作为小车(质量为M)所受拉力F的大小,能够实现这一设想的前提条件是 M>>m ;
(2)实验中,图2是打出的一条纸带,A、B、C、D、E为五个相邻的计数点,相邻两个计数点之间有四个计时点没有标出(电源频率为50Hz),有关数据如上
2
图所示,则小车的加速度大小a= 12.6 m/s,打C点时小车的速度大小vC= 2.64 m/s (结果均保留三位有效数字)
(3)在“探究加速度与质量的关系”时,保持砝码质量不变,改变小车质量M,得到的实验数据如下表: 实验次数 1 2 3 4 5 小车的加速度a/m?s﹣0.70.30.20.10.12 7 8 5 9 6 小车的质量M/kg 0.20.40.60.81.00 0 0 0 0 为了验证猜想,请在图3坐标系中作出最能直观反映a与M之间关系的图象. 【考点】探究加速度与物体质量、物体受力的关系. 【分析】(1)根据牛顿第二定律可以推导出滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等的条件.
(2)应用匀变速运动的推论△x=at2求出加速度,利用:做匀变速运动的物体在某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度求出B点的速度. (3)利用描点法画出图象即可,再分析a与质量的关系. 【解答】解:(1)在该实验中实际是:mg=(M+m)a,要满足mg=Ma,应该使砝码的总质量远小于滑块的质量,即M>>m.
(2)电源频率为50Hz,相邻计数点间有4个点没有标出,则计数点间的时间间隔为:t=0.02×5=0.1s,
由图乙所示纸带可知,加速度为:a==12.6m/s2,
打B点时小车的速度大小为:vC=
=
≈2.64m/s;
=
(3)先求出质量的倒数分别为5;2.5;1.67;1.25;1.
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利用描点法作a与的关系图线,如图:
据图可知,是过原点的一条直线,结论是:在误差允许的范围内,保持外力不变,物体的加速度与质量成反比, 故答案为:(1)M>>m; (2)12.6,2.64;(3)如上图所示.
三、本题共四小题,40分.解答写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题答案中必须明确写出数值和单位.
16.在60m直线跑游戏中,一同学从起点由静止开始以2m/s2的加速度做匀加速
4s后,运动,改做匀速运动直至到达终点,接着以4m/s2的加速度做匀减速运动,经1.5s进入迎接区,如图所示.求: (1)该同学匀速运动所用的时间; (2)终点线到迎接区边界的距离.
【考点】匀变速直线运动的位移与时间的关系. 【分析】根据匀变速直线运动的位移时间公式求出匀加速运动的位移,从而得出匀速运动的位移,根据速度时间公式求出匀加速运动的末速度,结合匀速运动的公式求出匀速运动的时间.
根据匀变速直线运动的位移时间公式求出匀减速运动的位移,从而得出终点线到迎接区边界的距离.
【解答】解:(1)匀加速运动的位移匀加速运动的末速度v=a1t1=2×4m/s=8m/s, 则匀速运动的时间(2)匀减速运动的位移
=
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,
.
.
答:(1)该同学匀速运动所用的时间为5.5s; (2)终点线到迎接区边界的距离为7.5m.
17.如图所示,质量为1.2kg的物块G1在三根细绳悬吊下处于静止状态,细绳BP在水平方向,细绳AP偏离竖直方向37°角,且连在重为5kg的物块G2上,物块G2静止于倾角为37°的斜面上 (sin37°=0.6,cos37°=0.8),取g=10m/s2. 求:
(1)绳PB对物块G2的拉力
(2)斜面对物块G2的摩擦力和支持力.
【考点】共点力平衡的条件及其应用;力的合成与分解的运用.
【分析】以结点P为研究对象,分析受力情况,根据平衡条件求解PA、PB绳上的拉力大小.以木块G2为研究对象,分析受力情况,作出力图,根据平衡条件求出木块所受斜面的摩擦力和弹力. 【解答】解:(1)分析P点受力,如图甲所示, 由平衡条件可得: FAcos37°=G1, FAsin37°=FB,
联立并代入数据解得:FB=9N,FA=15N,
(2)再分析物块G2的受力情况,如图乙所示.由物体的平衡条件可得: Ff=G2sin37°+F′B?cos37°, FN+F′Bsin37°=G2cos37°, F′B=FB,
由以上三式并代入数据解得:Ff=37.2N,FN=34.6N. 答:(1)绳PB对P点的拉力9N;
(2)斜面对物块G2的摩擦力和支持力分别为37.2N,34.6N.
18.航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器,其质量m=2kg,动力系统提供的恒定升力F=28N.试飞时,飞行器从地面由静止开始竖直上升.设飞行器飞行时所受的阻力大小不变,g取10m/s2.
(1)第一次试飞,飞行器飞行t1=8s 时到达高度H=64m.求飞行器所阻力f的大小; (2)第二次试飞,飞行器飞行t2=6s 时遥控器出现故障,飞行器立即失去升力.求飞行器能达到的最大高度h;
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