题目内容

13．为了探究加速度与力的关系，某同学设计了如图1所示的实验装置，带滑轮的长木板水平放置．

①在该实验中必须采用控制变量法，应保持小车质量不变；改变所挂钩码的数量，多次重复测量，在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线（如图2所示）
②分析此图线，CA段不过原点的可能原因是：未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；
③此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是A．
A．所挂钩码的总质量太大
B．所用木块的质量太大
C．导轨保持了水平状态
D．木块与导轨之间存在摩擦．

分析 探究加速度与力的关系，应控制小车的质量保持不变；平衡摩擦力后用重物的重力作为小车受到的合力；
控制实验所控制的变量，分析图象，根据图象特点得出实验结论；根据实验注意事项分析图象偏离直线的原因．

解答 解：①在该实验中必须采用控制变量法，应保持小车质量不变；
②当拉力F已经不为零时，小车仍然没有产生加速度，故原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；
③此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是不再满足钩码的质量远远小于小小车的质量，即所挂钩码的总质量太大；
故选：A．
故答案为：①小车质量；②未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；③A

点评 本题考查了控制变量法的应用、实验数据处理、实验误差分析，实验误差分析是本题的难点；应知道当砝码质量远小于小车质量时，可以认为小车受到的拉力等于钩码重力．

练习册系列答案
相关题目
1．冰壶比赛是在水平冰面上进行的体育项目，比赛时，运动员从起点推着冰壶先沿平直路线匀速前进，关于这一过程下列说法正确的是（　　）
A．冰壶所受的推力和地面对冰壶的摩擦力是一对作用力和反作用力
B．冰壶对地面的压力和地面对冰壶的支持力是一对作用力和反作用力
C．冰壶所受的重力和冰壶对地面的压力是一对平衡力
D．冰壶被推着前进时的惯性比静止时的惯性大
2．物体的x-t图象如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．甲、乙两个物体都在做匀速直线运动，乙的速度大
B．若甲、乙两个物体在同一直线上运动，则它们一定会相遇
C．在t1时刻甲、乙两个物体相遇
D．在t2时刻甲、乙两个物体相遇
1．如图所示的直线是真空中某电场的一条电场线，A、B是这条直线上的两点，一质量为m、带电荷量为q、电性未知的粒子仅在电场力作用下以速度VA经过A点向B点运动，经过一段时间后，粒子以速度VB经过B点，且VB与VA方向相反，不计粒子重力，下面说法正确的是（　　）
A．可以确定A、B两点场强的大小关系
B．可以确定A、B两点电势的大小关系
C．可以确定该粒子在经过A、B两点时速度的大小关系
D．可以确定在A、B两点处该粒子电势能的大小关系
8．物理课上老师拿出了如图所示的一套实验装置问同学们可以用来完成高中物理中的哪些学生实验，下面是甲、乙、丙三位同学的不同构想．

（1）甲同学用图1此装置来完成《探究加速度与力、质量的关系》的实验．
①要完成该实验，下列做法正确的是AC（填字母代号）
A．调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行
B．实验时，应让小车尽量的靠近打点计时器，且应先放开小车再接通打点计时器的电源
C．在调节木板倾斜度平衡小车受到的摩擦力时，不应将钩码通过定滑轮拴在小车上
D．通过增减小车上的砝码改变小车质量时，需要重新调节木板倾斜度
②设钩码的总质量为m，小车和砝码的总质量为M，实验中要进行m和M的选取，以下最合理的一组是：C
A．M=200g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
B．M=200g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
C．M=400g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
D．M=400g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
（2）乙同学用该装置来完成《探究绳的拉力做功与小车动能变化的关系》的实验．
平衡摩擦力后，当他用多个钩码牵引小车时，发现小车运动过快，致使打出的纸带上点数较少，难以选到合适的点来计算小车的速度，在保证所挂钩码数目不变的条件下，请你利用本实验的器材提出一个解决办法：在小车上加适量钩码．
（3）丙同学用该装置来完成《验证机械能守恒定律》的实验．
①实验中得到了一条纸带如图2所示，选择点迹清晰且便于测量的连续7个点（标号0～6），测出0到1、2、3、4、5、6点的距离分别为d1、d2、d3、d4、d5、d6，打点周期为T．则打下点2时小车的速度v2=$\frac{{d}_{3}-{d}_{1}}{2T}$；若测得小车的质量为M、钩码的总质量为m，打下点1和点5时小车的速度分别用v1、v5表示，已知重力加速度为g，若不计一切阻力，则验证点1与点5间系统的机械能守恒的关系式可表示为$mg（{d}_{5}-{d}_{1}）=\frac{1}{2}（M+m）（{v}_{5}^{2}-{v}_{1}^{2}）$（用相关的字母表示）．
②下列有关三位同学都用以上装置分别完成各自的实验中你认为正确的是：CD
A．实验中甲必须用天平测出小车的质量，乙、丙不需要测出小车的质量
B．实验中甲、乙必须将长木板垫起一定角度以平衡摩擦力，丙不需要平衡摩擦力
C．实验中甲、乙、丙都要满足钩码的质量要远远小于小车的质量
D．实验中甲、乙、丙都要先接通电源，再放开小车，且小车要尽量靠近打点计时器．
18．某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究：一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一小球接触而不固连；弹簧处于原长时，小球恰好在桌面边缘，如图a所示．向左推小球，使弹簧压缩一段距离后由静止释放；小球离开桌面后落到水平地面．通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能．
回答下列问题：
（1）本实验中可认为，弹簧被压缩后的弹性势能Ep与小球抛出时的动能Ek相等．已知重力加速度大小为g．为求得Ek，至少需要测量下列物理量中的ABC（填正确答案标号）．
A．小球的质量m
B．小球抛出点到落地点的水平距离s
C．桌面到地面的高度h
D．弹簧的压缩量△x
E．弹簧原长l0
（2）用所选取的测量量和已知量表示Ek，得Ek=$\frac{mg{s}^{2}}{4h}$．
（3）图b中的直线是实验测量得到的s-△x图线．从理论上可推出，如果h不变，m增加，s-△x图线的斜率会减小（填“增大”、“减小”或“不变”）；如果m不变，h增加，s△x图线的斜率会增大（填“增大”、“减小”或“不变”）．由图乙中给出的直线关系和Ek的表达式可知，Ep与△x的2次方成正比．
5．在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系时，采用如图甲所示的实验装置，小车及车中的砝码质量用M表示，盘及盘中的砝码质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计数器打上的点计算出：
（1）当m与M的大小关系满足m＜＜M时，才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力．
（2）一组同学在先保持盘及盘中的砝码质量一定，探究做加速度与质量的关系，以下做法正确的是：BC
A．平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上
B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力
C．实验时，要保证绳和纸带均与木板平行以减小误差
D．小车运动的加速度可用天平测出m以及小车质量M，直接用公式 a=mg/M求出．
（3）乙图为本实验中接在50Hz的低压交流电上的打点计时器，在纸带做匀加速直线运动时打出的一条纸带，图中所示的是每打5个点所取的计数点，但第3个计数点没有画出，设计数点1和2间距为S1，计数点4和5间距为S4由图数据可得计算加速度的表达式是$a=\frac{{s}_{4}-{s}_{1}}{3{T}^{2}}$：该物体的加速度为0.74m/s2；（所有结果均保留两位有效数字）
2．关于力的合成与分解，下列说法正确的是（　　）
①分力一定时，合力大小随两力夹角增大而减小
②合力的大小可能小于分力中最小者
③一个力在分解的时候只能分解为两个分力
④力的合成只有唯一解．
A．①②③B．①②④C．②③④D．①③④
3．如图甲所示为磁悬浮列车模型，质量M=l kg的绝缘板底座静止在动摩擦因数μ1=-0.1的粗糙水平地面上．位于磁场中的正方形金属框ABCD为动力源，其质量m=1kg，边长为1m，电阻为$\frac{1}{16}$Ω，与绝缘板间的动摩擦因数μ2=0.4，OO′为AD、BC的中线，在金属框内有可随金属框同步移动的磁场，OO′CD区域内磁场如图乙所示，
CD恰在磁场边缘以外；OO′BA区域内磁场如图丙所示，AB恰在磁场边缘以内（g一10m/s2）．若绝缘板足够长且认为绝缘板与地面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则金属框从静止释放瞬间（　　）
A．若金属框固定在绝缘板上，金属框的加速度为3 m/s2
B．若金属框固定在绝缘板上，金属框的加速度为7m/s2
C．若金属框不固定，金属框的加速度为4 m/s2，绝缘板仍静止
D．若金属框不固定，金属框的加速度为4m/s2，绝缘板的加速度为2m/s2

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