题目内容

2．某同学设计了如图1所示的装置来探究“加速度与力的关系”．弹簧秤固定在一合适的木块上，桌面的右边缘固定一个光滑的定滑轮，细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接（其中弹簧秤与定滑轮之间的一段细绳与桌面平行）．在桌面上画出两条平行线P、Q，并测出间距d．开始时将木块置于P处，现缓慢向瓶中加水，直到木块刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数F0，以此表示滑动摩擦力的大小；再将木块放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤的示数F，然后释放木块，并用秒表记下木块从P运动到Q的时间t．

（1）木块的加速度可以用d、t表示为a=$\frac{2d}{{t}^{2}}$
（2）（单选）改变瓶中水的质量，重复实验，确定加速度a与弹簧秤的示数F的关系．图2图象能表示该同学实验结果的是C．
（3）（多选）用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是BC．
A．可以改变滑动摩擦力的大小        B．可以更方便地获取更多组实验数据
C．可以更精确地测出摩擦力的大小    D．可以获得更大的加速度以提高实验精度．

分析 长木板做匀加速直线运动，根据位移时间关系公式列式求解加速度；
知道减小误差的常用方法是多次测量取平均值；
知道当水的质量远远小于木板的质量时，水的重力近似等于绳子的拉力．

解答 解：（1）根据匀变速直线运动公式得：
d=$\frac{1}{2}$at2
可得：a=$\frac{2d}{{t}^{2}}$．
（2）由牛顿第二定律可知，F-F0=ma，故a=$\frac{1}{m}F-\frac{{F}_{0}}{m}$，
当F1＞F0时，木板才产生加速度．随着继续向瓶中加水后，矿泉水瓶的质量不断增加，
矿泉水瓶的质量不能远小于木板的质量，那么水的重力与绳子的拉力差值越来越大，则图象出现弯曲．
故选：C．
（3）A、不可以改变滑动摩擦力的大小，故A错误．
B、缓慢向瓶中加水，可以更方便地获取多组实验数据，故B正确．
C、缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动，可以比较精确地测出摩擦力的大小，故C正确．
D、并没有获得很大的加速度，可以获取多组实验数据以提高实验精度．故D错误．
故选：BC．
故答案为：（1）$\frac{2d}{{t}^{2}}$；（2）C；（3）BC

点评 实验要明白实验目的，懂得实验原理，科学选择器材，合理安排实验步骤，细心记录数据，认真分析和处理数据，总结实验结论．

练习册系列答案
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11．斜面体A质量为m0，倾角为θ，敦在水平地面上．一质量为m的物体B放在斜面体上．用水平恒力F作用于B，使A和B一起以相同的加速度a沿水平地面运动，如图所示，求地面对斜面体摩擦力的大小．
13．如图所示，一个质量为M的圆管竖直放置，顶端塞有一个质量为m的弹性小球，M=5m，球和管间的滑动摩擦力和最大静摩擦力大小均为5mg．管从下端离地面距离为H处自由落下，运动过程中，管始终保持竖直，设管落地后向上弹起的速度与落地时速度大小相等，不计空气阻力，重力加速度为g．求：
（1）管落地弹起时管和球的加速度大小和方向；
（2）管落地弹起后，若球没有从管中滑出，则管达到最高点时，管的下端距地面的高度；
（3）管弹起后球不致滑落，管长L至少应为多长．
10．如图所示有两块平行金属板A、B相隔6cm，接在36V的直流电源上，电源的正极接地，C点在两板间且到B板的距离为4cm．
（1）求A、B两板间的场强大小和方向；
（2）以地为电势的零点，则C点的电势是多少？
17．（1）如图甲所示，跨过定滑轮的细线两端系着质量均为M的物块A、B，A下端与通过打点计时器的纸带相连，B上放置一质量为m的金属片C，固定的金属圆环D处在B的正下方．系统静止时C、D间的高度为h．先接通电磁打点计时器，再由静止释放B，系统开始运动，当B穿过圆环D时C被D阻挡而停止．

①整个运动过程中纸带上计数点的间距如图乙所示，其中每相邻两点之间还有4个点未画出，已知打点计时器的工作频率为50Hz．由此可计算出C被阻挡前B的加速度大小a=4.8m/s2；B刚穿过D时的速度大小v=2.6m/s（结果保留两位有效数字）．
②若用该装置验证机械能守恒定律，则需验证等式$mgh=\frac{1}{2}（2M+m）{v}^{2}$是否成立．还可运用图象法加以验证，改变物块B的释放位置，重复上述实验，记录每次C、D间的高度差h，并求出B刚穿过D时的速度v，作出v2-h图线如图丙所示，根据图线得出重力加速度的表达式g=$\frac{（2M+m）{{v}_{1}}^{2}}{2m{h}_{1}}$，代入数据再与当地的重力加速度大小比较，判断系统机械能是否守恒（均用题中物理量的字母表示）．
③在不增加实验器材的情况下，请提出减小实验误差的一个办法：适当增加C、D间的高度差；适当增加金属片C的质量；保证打点计时器的限位孔在同一竖直线上．
7．一个带电小球从空中的a点运动到b点的过程中，重力做功0.3J，电场力做功0.1J．则小球（　　）
①在a点的重力势能比在b点大0.3J    ②在a点的电势能比在b点小0.1J
③在a点的动能比在b点小0.4J       ④在a点的机械能比在b点小0.1J．
A．①②③正确B．①③④正确C．①②④正确D．②③④正确
14．把电量是5.0×10-4库仑的负电荷从电场中b点移到a点，电场力做功0.1焦耳．如果b点电势为150伏，则a点电势为（　　）
A．-50伏B．-1850伏C．+350伏D．+2150伏
11．某实验小组在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”实验中，设计出如下的实验方案，其实验装置如图1所示．已知小车质量M=214.6g，砝码盘质量m0=7.8g，打点计时器所使用的交流电频率为f=50Hz．其实验步骤是
A．按图所示安装好实验装置；
B．调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下做匀速运动；
C．取下细绳和砝码盘，记下砝码盘中砝码的质量m；
D．将小车置于打点计时器旁，先接通电源，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求得小车的加速度a；
E．重新挂上细绳和砝码盘，改变砝码盘中砝码的质量，重复A、B、C、D步骤，求得小车在不同合外力F作用下的加速度．

回答下列问题：
（1）按上述方案做实验，是否要求砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量？否（填“是”或“否”）．
（2）实验中打出的其中一条纸带如图2所示，由该纸带可求得小车的加速度a=0.88 m/s2．
（3）某同学将有关测量数据填入他所设计的表格中，如表：
次数12345
砝码盘中砝码的重力F/N0.100.200.290.390.49
小车的加速度a/（m•s-2）0.881.441.842.382.89
他根据表中的数据画出a-F图象（如图3）．造成图线不过坐标原点的最主要原因是在计算小车所受的合外力时未计入砝码盘的重力，从该图线延长线与横轴的交点可求出的物理量是砝码盘的重力，其大小为0.08N．
12．一物体做匀变速直线运动，初速度大小为15m/s，方向向东，第5s 末的速度大小为10m/s，方向向西，则物体开始向西运动的时刻为（　　）
A．第2s 初B．第3s 初C．第4s 初D．第4s 末

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