题目内容

16．某实验小组同学用如图1所示装置探究“物体加速度与力、质量的关系”．

（1）在研究物体加速度与力的关系时，保持不变的物理量是A（只需填A或B）
A．小车质量
B．塑料桶和桶中砝码的质量
（2）实验中，首先要平衡摩擦力，具体做法是B（只需填A或B）
A．在塑料桶中添加砝码，使小车带着纸带匀速运动．
B．取下塑料桶，垫起滑板的一端，使小车带着纸带匀速运动．
（3）实验中要使小车的质量远大于（填“远大于”或“远小于”）塑料桶和桶中砝码的质量，才能认为细线对小车的拉力等于塑料桶和砝码的重力．
（4）在该实验中，所用交流电的频率为50Hz．某次实验中得到的一条纸带如图2所示，从比较清晰的某点起，取五个计数点，分别标明0、1、2、3、4．量得s1=2.15cm，s2=2.90cm，s3=3.70cm，s4=4.40cm
则打点“3”时小车的瞬时速度大小为0.405m/s和用逐差法求得小车的加速度大小为0.751m/s2．（结果均保留三位有效数字）
（5）某同学测得小车的加速度a和拉力F的数据后，依照数据正确画出a-F图象如图3示，（小车质量保持不变）图线不过原点的原因可是未平衡摩擦力或长木板倾角太小．

分析 （1、2）探究“物体加速度与力、质量的关系”采用控制变量法，平衡摩擦力时，不能将塑料桶通过细线连在小车上．
（3）根据牛顿第二定律，运用整体法和隔离法求出拉力的表达式，分析细线对小车的拉力等于塑料桶和砝码的重力时小车质量和塑料桶和桶中砝码的质量的关系．
（4）根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出计数点3的瞬时速度，根据连续相等时间内的位移之差是一恒量求出加速度．
（5）根据F不等于零，加速度a仍然为零，分析图线不过原点的原因．

解答 解：（1）在研究物体加速度与力的关系时，应控制小车的质量不变，故选：A．
（2）平衡摩擦力时取下塑料桶，垫起滑板的一端，使小车带着纸带匀速运动，不能将塑料桶通过细线连在小车上，故选：B．
（3）对整体分析，整体的加速度a=$\frac{mg}{M+m}$，隔离对小车分析，拉力F=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}=\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，当小车质量远大于塑料桶和桶中砝码的质量，才能认为细线对小车的拉力等于塑料桶和砝码的重力．
（4）计数点3的瞬时速度${v}_{3}=\frac{{s}_{3}+{s}_{4}}{2T}=\frac{（3.70+4.40）×1{0}^{-2}}{0.2}$m/s=0.405m/s，根据△x=aT2，运用逐差法得，a=$\frac{{s}_{3}+{s}_{4}-{s}_{1}-{s}_{2}}{4{T}^{2}}$=$\frac{（3.70+4.40-2.15-2.90）×1{0}^{-2}}{4×0.01}$=0.751m/s2．
（5）由a-F图线知，当F不等于零时，a仍然为零，可知未平衡摩擦力或木板倾角太小．
故答案为：（1）A，（2）B，（3）远大于，（4）0.405，0.751，（5）未平衡摩擦力或长木板倾角太小

点评 解答实验问题的关键是正确理解实验原理，加强基本物理知识在实验中的应用，同时不断提高应用数学知识解答物理问题的能力．

练习册系列答案
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4．如图是小明在电梯内站在台秤上的示意图，电梯静止时，小明观察到台秤指针指在50kg刻度处，某时刻小明看到台秤指针指在60kg刻度处，关于这一时刻电梯的运动说法不正确的是（　　）
A．电梯加速度方向一定向下，速度方向一定向下
B．电梯加速度方向一定向下，速度方向一定向上
C．电梯加速度方向一定向上，速度方向一定向上
D．电梯加速度方向一定向上，速度方向一定向下
5．三个共点力F1、F2、F3，其中F1=1N，方向正西，F2=1N，方向正北，若三力的合力是2N，方向正北，则F3应是（　　）
A．1N，东北B．2N，正南C．3.2N，东北D．$\sqrt{2}$N，东北
4．一个带正电的粒子，在xOy平面内以速度v0从O点进入一个匀强电场，重力不计．粒子只在电场力作用下继续在xOy平面内沿图中虚线轨迹运动到A点，且在A点时的速度方向与y轴平行，则电场强度的方向可能是（　　）
A．介于x轴负方向与y轴正方向之间B．沿x轴负方向
C．沿y轴正方向D．垂直于xOy平面向里
11．正、负点电荷周围的电场线分布如图，P、Q为其中两点，则带正电的试探电荷（　　）
A．由P静止释放后会运动到QB．从P移动到Q，电场力做正功
C．在P的电势能小于在Q的电势能D．在P所受电场力小于在Q所受电场力
1．某同学在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，忘记了平衡摩擦力，他所得的a-F图象为图中的（　　）
A．B．C．D．
8．某实验小组在“探究加速度与物体受力的关系”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，所使用的打点计时器交流电频率f=50Hz．其实验步骤是：
A．按图中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B-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=0.88m/s2
（3）某同学将有关测量数据填入他所设计的表格中，如下表，
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一条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．
5．关于电流和电阻，下列说法正确的是（　　）
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6．下列说法正确的是（　　）
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