题目内容

17．某班级同学用如图（a）所示的装置验证加速度a和力F、质量m的关系．甲、乙两辆小车放在倾斜轨道上，小车甲上固定一个力传感器，小车乙上固定一个加速度传感器（可以测量乙在任意时刻的加速度大小），力传感器和小车乙之间用一根不可伸长的细线连接，在弹簧拉力的作用下两辆小车一起开始运动，利用两个传感器可以采集记录同一时刻小车乙受到的拉力和加速度的大小．
（1）下列关于实验装置和操作的说法中正确的是BD（多选）
（A）轨道倾斜是为了平衡小车甲受到的摩擦力
（B）轨道倾斜是为了平衡小车乙受到的摩擦力
（C）实验中，在小车乙向下运动的过程中均可采集数据
（D）实验中，只能在小车乙加速运动的过程中采集数据
（2）四个实验小组选用的小车乙（含力传感器）的质量分别为m1=0.5kg、m2=1.0kg、m3=1.5kg和m4=2.0kg，四个小组已经完成了a-F图象，如图（b）所示．

（3）在验证了a和F的关系后，为了进一步验证a和m的关系，可直接利用图（b）的四条图线收集数据，然后作图．请写出具体的做法：
①如何收集数据？在a-F图象作一条垂直于横轴的直线，与四条图线分别有个交点，记录下四个交点的纵坐标a，分别与各图线对应的m组成四组数据；
②为了更直观地验证a和m的关系，建立的坐标系应以加速度a为纵轴：以质量的倒数$\frac{1}{m}$．为横轴．

分析 注意平衡摩擦力的原理，利用重力沿斜面的分力来平衡摩擦力；反比例关系不容易根据图象判定，而正比例关系容易根据图象判定，故应该建立小车加速度（a）与小车质量的倒数（$\frac{1}{m}$）关系图象．

解答 解：（1）A、本实验是研究小车乙的加速度a和力F、质量m的关系，所以轨道倾斜是为了平衡小车乙受到的摩擦力，故A错误，B正确．
C、实验中，只能在小车乙加速运动的过程中采集数据，故C错误，D正确
故选：BD
（3）①在a-F图象上做一条垂直于横轴的直线，与四条图线分别有个交点，记录下四个交点的纵坐标a，分别与各图线对应的m组成四组数据．
②反比例关系不容易根据图象判定，而正比例关系容易根据图象判定，故应该建立小车加速度（a）与小车质量的倒数（$\frac{1}{m}$）关系图象．
故答案为：（1）BD，（3）①在a-F图象作一条垂直于横轴的直线，与四条图线分别有个交点，记录下四个交点的纵坐标a，分别与各图线对应的m组成四组数据．
②加速度a，质量的倒数$\frac{1}{m}$．

点评 实验装置虽然有所变动，但是实验原理、实验方法、操作细节等是一样的，故任何实验明确实验原理是解答实验的关键．

练习册系列答案
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8．如图，A、B两物体重分别为3.0N和4.0N，A用细线悬挂在天花板上，下端用轻弹簧与B相连，而B放在水平地面上，若A、B间轻弹簧的弹力大小为2.0N，则线中张力大小为及地面受到压力大小可分别为（　　）
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12．2015年8月9日俄罗斯喀山游泳世锦赛闭幕，我国共获15金位居金牌榜第一，其中跳水获10金，跳水运动仍然是我国的一个体育强项，此项运动大体上可以简化为三个阶段：运动员从跳板上起跳做竖直上抛运动、再做自由落体运动、入水后做匀减速直线运动．某质量为m的运动员（可视为质点），入水后的加速度大小为a=0.5g，在水中下沉深度h时速度减为0．在运动员从人水到停止下沉的过程中，下列说法正确的是（　　）
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9．如图所示电路中，小灯泡L标有“6V 3W”字样，R2=12Ω，当S1、S2都闭合时，电流表示数为0.8A，这时小灯泡L正常发光．已知功率公式$P=UI=\frac{U^2}{R}={I^2}R$适用于纯电阻电路，而小灯泡是纯电阻电路．假设电源提供电压不变．试求：
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6．在“研究匀变速直线运动”的实验中，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带，并在其上取了O，A，B，C，D，E，F共7个计数点（图1中每相邻两个计数点间还有四个打点计时器打下的点未画出），如图1所示．打点计时器接的是50Hz的低压交流电源．他将一把毫米刻度尺放在纸带上，其零刻度和计数点O对齐，从刻度尺上直接读取数据记录在表中．
线段OAOBOCODOEOF
数据/cm0.541.532.924.769.40
（1）表中OE的读数为7.00cm，图甲中两相邻计数点间的时间间隔为0.1s；
（2）由以上数据计算出打点计时器在打A，B，C，D，E各点时物体的速度，如表所示；
各点速度vAvBvCvDvE
数据/（×10-2m/s）7.7012.016.220.4
表中vE的数值应该为2.32×10-1m/s
（3）试根据表格中数据和你求得的E点速度在图2所给的坐标中，作出v-t图象，如图2，从图象中求得物体的加速度a=0.42m/s2 （取两位有效数字）．
7．某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示．当气垫导轨正常工作时导轨两侧喷出的气体使滑块悬浮在导轨上方，滑块运动时与导轨间的阻力可忽略不计．在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连．滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图线．

（1）当采用图甲的实验装置进行实验时，下列说法中正确的是C；
A．滑块P机械能守恒      B．钩码Q机械能守恒
C．滑块P和钩码Q组成的系统机械能守恒     D．以上三种说法都正确
（2）实验前，接通电源，将滑块（不挂钩码）置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的△t1=△t2（选填“＞”“=”或“＜”）时，说明气垫导轨已经水平．
（3）滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码Q相连，将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图象如图乙所示，若△t1、△t2、遮光条宽度d、滑块质量M、钩码质量m已知，若上述物理量间满足关系式mgL=$\frac{1}{2}$（M+m）（$\frac{d}{△t2}$）2-$\frac{1}{2}$（M+m）（$\frac{d}{△t1}$）2，则表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒．
（4）若遮光条宽度d=8.400mm，A、B间的距离L=160.00cm，△t1=8.40?10-3s，△t2=4.20?10-3s，滑块质量M=180g，钩码Q质量m=20g，则滑块从A运动到B的过程中系统势能的减少量△Ep=0.314J，系统动能的增量△Ek=0.300J．（g=9.80m/s2，计算结果保留三位有效数字）

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