题目内容

8．某同学设计了“探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系”实验，图（a）为实验装置简图，A为小车，B为某种打点计时器，C为装有细砂的小桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车拉力F等于细砂和小桶的总质量，小车运动的加速度a可用纸带上打出的点求得．
（1）图（b）为实验中所用打点计时器的学生电源．由学生电源可以判断该同学选用的是图（c）中的乙（填“甲”或“乙”）打点计时器，上述图（b）的安装中存在的错误有：①接线柱应该在交流电源上；②电压应选择6V档
（2）在“探究加速度a与质量m的关系”时，保持细砂和小桶质量不变，改变小车质量m，分别记录小车加速度a与其质量m的数据．在分析处理时，同学们存在两种方案；甲同学认为应该根据实验中测得的数据作出小车加速度a与其质量m的图象；乙同学认为应该根据实验中测得的数据作出小车加速度a与其质量倒数m1的图象．两位同学都按照自己的方案将实验数据在坐标系中进行了标注，但尚未完成图象（如图（d）所示），你认为同学乙（填“甲”、“乙”）的方案更合理，请继续帮助该同学作出坐标中的图象．
（3）在“探究加速度a与合力F的关系”时，保持小车的质量不变，改变小桶中细砂的质量，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F的图线如图（e），该图线不通过坐标原点，试分析图线不通过坐标原点的原因．
答：该同学未平衡（或未完全平衡）摩擦力．

分析 （1）根据打点计时器的工作电压进行选择；
（2）为研究a与m的关系，作a与$\frac{1}{m}$的关系关系图线，注意选取好标度．
（3）图线不通过坐标原点，当F为某一值时，加速度为零，知平衡摩擦力不足．

解答 解：（1）图（b）为实验中所用打点计时器的学生电源．由学生电源可以判断该同学选用的是图（c）中的乙打点计时器．上述图（b）的安装中存在的错误有：①接线柱应接在交流电上，②电压应选择6V档．
（2）由牛顿第二定律F=ma可知当合力F不变时m与a成反比，在a-m图象中应该是双曲线，但是实验得出的各组数据是不是落在同一条双曲线上是不好判断的，但是a-$\frac{1}{m}$的关系是正比例函数，此时各组数据是不是落在同一条直线上是非常容易观察的，所以乙同学的方案更合理．实验得出的各组数据应该大体上落在同一条直线上．
（3）从图象可以看出当有了一定的拉力F时，小车的加速度仍然是零，小车没动说明小车的合力仍然是零，即小车还受到摩擦力的作用，说明摩擦力还没有平衡掉，或者是平衡摩擦力了但是平衡的还不够，没有完全平衡掉摩擦力，
所以图线不通过坐标原点的原因是实验前该同学未平衡（或未完全平衡）摩擦力．
故答案为：（1）乙；接线柱应该在交流电源上；电压应选择6V档；（2）乙；如图；（3）该同学未平衡（或未完全平衡）摩擦力．

点评 本题考查了打点计时器的应用及打出的纸带的处理方法，有利于学生基本知识的掌握，同时也考查了学生对实验数据的处理方法，及试验条件的掌握，平衡摩擦力的方法．

练习册系列答案
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17．将同一材料制成的长方体锯成A、B两块放在水平面上，A、B紧靠在一起，物体A的角度如图所示．现用水平方向力F推物体B，使物体A、B保持原来形状整体沿力F的方向匀速运动，则A受到的水平面给他的摩擦力方向是与力F的方向相反，则木块B一共受到6个力作用．
18．某同学设计了一个“探究加速度与力、质量的关系”实验，如图1所示为实验装置简图，A为小车，B为电火花计时器，C为装有砝码的砝码盘，D为一端带有定滑轮的长方形木板，电源频率为50Hz．

（1）平衡摩擦力后，可认为细绳对小车的拉力F等于砝码和砝码盘的总重力，需满足的条件是小车的总质量远大于砝码和砝码盘的总质量．
（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=0.88m/s2（结果保留两位有效数值）．
（3）某同学将有关测量数据填入他所设计的表格中，如表，他根据表中的数据画出a-F图象（如图3所示），造成图线不过坐标原点的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．
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）0.881.441.842.682.89
15．如图所示，有一个面积S=400cm2的正方形abcd，平面与竖直方向的夹角θ=60°，放在磁感应强度为B=0.50T的水平匀强磁场中，则穿过正方形的磁通量是多少？
3．在探究加速度与合外力和质量的关系实验中，要进行“平衡摩擦力”的操作，下列关于“平衡摩擦力”的说法正确的是（　　）
A．平衡摩擦力的目的是为了使小车受到的合外力等于小车受到绳子的拉力
B．平衡摩擦力的目的是为了使小车受到绳子的拉力等于所挂砂桶的总重力
C．平衡摩擦力时，绳子上不挂砂桶，也不挂纸带，只通过改变斜面的倾角，使小车在斜面上能匀速下滑
D．平衡摩擦力时，不改斜面的倾角，绳子挂上质量适当的砂桶，使小车在斜面上能匀速下滑
13．实验室备有小车、一端附有滑轮的木板、打点计时器、纸带、细线、钩码等器材，组装成如图1所示的装置可以做力学中的许多实验．

（1）以下说法正确的是AC．
A．用此装置“研究匀变速直线运动”时，必须调整滑轮高度使连接小车的细线与木板平行
B．用此装置“探究加速度a与力M的关系”时，每次改变小车的质量之后，都需要重新平衡摩擦力
C．用此装置“探究加速度a与力F的关系”时，应使钩码的质量远小于小车的质量
D．以小车和钩码整体为研究对象，平衡摩擦力后，可以用此装置验证机械能守恒定律
（2）在利用此装置“探究加速度a与力F的关系”时，实验中按规范操作打出的一条纸带如图2所示，已知交流电源的频率为50Hz，则打下A点时小车的瞬时速度为0.525m/s．（结果保留3为有效数字）
（3）在利用此装置“探究加速度a与质量M的关系”时，以小车的加速度的倒数$\frac{1}{a}$为纵轴，小车和车上砝码的总质量M为横轴，描绘出$\frac{1}{a}$-M的图象，图中正确的是B．
20．在物理学的重大发现中科学家们创造出了许多物理学研究方法，如理想实验法、控制变量法、极限思维法、类比法和科学假说法、建立理想模型法、微元法等等．以下关于所用物理学研究方法的叙述不正确的是（　　）
A．根据速度定义式v=$\frac{△x}{△t}$，当△t非常非常小时，$\frac{△x}{△t}$就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义应用了极限思维法
B．在推导匀变速运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看做匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了微元法
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17．当力F1作用于一物体上时，使物体产生的加速度大小为a1=2m/s2，当力F2作用于同一物体上时，使物体产生的加速度大小为a2=4m/s2，当F1和F2共同作用于该物体上时，使物体产生的加速度大小可能是（　　）
A．10m/s2B．8m/s2C．7m/s2D．6m/s2
18．赤道附近一根直立旗杆因上空带正电云层靠近，遭受雷击，则当雷击通过旗杆时地球磁场对旗杆的安培力方向为（　　）
A．向东B．向南C．向西D．向北

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