题目内容

12．为了“探究加速度与力．质量的关系”，现提供如图1所示的实验装置，请思考探究思路并回答下列问题：
（1）为了消除小车与水平木板之间的摩擦力的影响应采取的做法是C
A．将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动
B．将木板带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动
C．将木板不带滑轮一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动
D．将木板不带滑轮一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车能够静止在木板上
（2）在实验中，得到一条打点的纸带，如图2所示，已知相邻计数点的时间间隔为T，且间距S1，S2，S3，S4，S5，S6已量出，则小车加速度的表达式为a=$\frac{（{s}_{4}+{s}_{5}+{s}_{6}）-（{s}_{1}+{s}_{2}+{s}_{3}）}{9{T}^{2}}$；

（3）有一组同学保持小车以及车中的砝码质量一定，探究加速度a与所受外力F的关系，他们在轨道水平和倾斜两种情况下分别做实验，得到了两条a-F图线，如图3所示，图线①一定是在轨道倾斜情况下得到的（选填①或②）；小车以及车中的砝码总质量m=0.5kg．

分析 （1）平衡摩擦力就是让小车在无拉力的作用下做匀速直线运动，让重力沿斜面的分力等于小车受到的摩擦力．
（2）从纸带上求加速度可以用逐差法求解．
（3）由图象可知，当F=0时，a≠0．也就是说当绳子上没有拉力时小车就有加速度，该同学实验操作中平衡摩擦力过大，即倾角过大，根据F=ma得a-F图象的斜率k=$\frac{1}{m}$．

解答 解：（1）平衡摩擦力就是让小车在无拉力的作用下做匀速直线运动，让重力沿斜面的分力等于小车受到的摩擦力．所以平衡时应为：将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动．
故选：C
（2）由匀变速运动的规律得：
s4-s1=3aT2
s5-s2=3aT2
s6-s3=3aT2
联立得：
（s4+s5+s6）-（s1+s2+s3）=9aT2
解得：a=$\frac{（{s}_{4}+{s}_{5}+{s}_{6}）-（{s}_{1}+{s}_{2}+{s}_{3}）}{9{T}^{2}}$
（3）由图象可知，当F=0时，a≠0．也就是说当绳子上没有拉力时小车就有加速度，该同学实验操作中平衡摩擦力过大，即倾角过大，平衡摩擦力时木板的右端垫得过高．所以图线①是在轨道右侧抬高成为斜面情况下得到的．
根据F=ma得a-F图象的斜率k=$\frac{1}{m}$
由a-F图象得图象斜率k=2，所以m=0.5kg．
故答案为：（1）C；（2）$\frac{（{s}_{4}+{s}_{5}+{s}_{6}）-（{s}_{1}+{s}_{2}+{s}_{3}）}{9{T}^{2}}$；（3）①，0.5．

点评 对于实验我们要明确实验原理、具体实验操作以及数据处理等，同时要清楚每一项操作存在的理由，只有掌握好了基本知识和基本方法才能顺利解决实验题目，所以要重视基本知识和基本方法的学习和训练．

练习册系列答案
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2．某学习小组利用图甲所示的DIS装置探究小车加速度与合力的关系．重物通过光滑的定滑轮用细线拉小车，在小车和细线左端之间固定着一个力传感器，位移传感器（接收器）固定在轨道一端，位移传感器（发射器）随小车一起演水平轨道运动，实验中，保持小车（包括位移传感器发射器和力传感器）的质量M不变，改变重物的质量m，重复实验若干次，得到小车的加速度a与力传感器测得的拉力F的关系如图乙所示．

（1）在实验中不需要（填“需要”或“不需要”）满足M＞＞m；
（2）拉力F小于（填“大于”、“等于”或“小于”）mg．
（3）小车与轨道之间的滑动摩擦力f=2.0N．
（4）为得到小车的加速度与力F成正比的关系，应将轨道的倾角θ调整为tanθ=0.1（取g=10m/s2）．
3．下列图中，a、b、c是匀强电场中的三个点，各点电势φa=10V，φb=2V，φc=6V，a、b、c三点在同一平面上，图中电场强度的方向表示正确的是（　　）
A．B．C．D．
20．质量为m=20kg的物体，在大小恒定的水平外力F的作用下，沿水平面做直线运动．0～2.0s内F与运动方向相反，2.0～4.0s内F与运动方向相同，物体的速度一时间图象如图所示，已知g取10m/s2．求物体在前4秒内的位移多少？物体与水平面间的动摩擦数．
7．某组同学设计了“探究加速度α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为电火花计时器，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重量，小车运动的加速度α可用纸带上打出的点求得．
（1）图（b）为某次实验得到的纸带，已知实验所用电源的频率为50Hz．根据纸带可求出小车的加速度大小为3.13m/s2．（结果保留三位有效数字）
（2）在“探究加速度α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α与其质量m的数据．在分析处理数据时，该组同学产生分歧：甲同学认为应该根据实验中测得的数据作出小车加速度α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α与其质量倒数$\frac{1}{m}$的图象．你认为同学乙（填“甲”、“乙”）的方案更合理．
（3）在“探究加速度α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α与合力F的图线如图（c），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：实验前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够
17．在图所示电路中，已知Uac=3V，Uab=2v，试分别以a点和c点作为参考点，求b点的电位和b，c两点间的电压．
4．某空间部分电场线分布如图所示，以直电场线上O点为圆心作一圆，与直电场线交于MN两点，Q是圆周上一点且OQ连线垂直MN，则以下说法正确的是（　　）
A．图中圆位于某一等势面内，M与N点电势相等
B．将一电子由M点移到Q点，电子的电势能增加
C．图中OQ连线位于某一等势面内
D．M、O点间电势差大于O、N间电势差
1．某同学验证物体质量一定时加速度与合力的关系，实验装置如图1所示．主要思路是，通过改变悬挂小钩码的质量，改变小车所受拉力，并测得小车的加速度．将每组数据在坐标纸上描点、画线，观察图线特点．
（1）实验中为使小钩码的重力近似等于小车所受拉力，则钩码的质量m和小车质量M应该满足的关系为：m＜＜M．

（2）如图2所示为本实验中得到的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点的时间间隔为T，测量其中x1、x2、x、x4、x5、x6．为了尽量减小误差，则用T、x1、x2…x6表示小车加速度大小a=$\frac{（{x}_{4}^{\;}+{x}_{5}^{\;}+{x}_{6}^{\;}）-（{x}_{1}^{\;}+{x}_{2}^{\;}+{x}_{3}^{\;}）}{9{T}_{\;}^{2}}$．
（3）经过6次实验，获得了6组对应的小车所受合力F、小车加速度a的数据，在坐标纸上描点、画线，得到如图3所示的a-F图线．发现图线不过原点，经排查发现：并非人为的偶然误差所致，那么，你认为出现这种结果的原因可能是：小车前进过程中受到滑动摩擦力．学习牛顿第二定律后，你认为，图中图线的斜率表示$\frac{1}{M}$．
2．回答下列问题：
（1）因测试需要，一辆汽车在某雷达测速区沿平直路面从静止开始匀加速一段时间后，又接着做匀减速运动直到最后停止．下表中给出了雷达每隔2s记录的汽车速度数值．
时刻（s）02.04.06.08.010.012.014.016.018.020.021.0
速度（m/s）04.08.012.016.016.513.510.57.54.51.50
由表中数据可知：汽车在加速过程中的加速度大小为2.0m/s2，在减速过程中的加速度大小为1.5m/s2，最大速率为18m/s．
（2）在用DIS研究小车加速度与外力的关系时，某实验小组先用如图（a）所示的实验装置，重物通过滑轮用细线拉小车，位移传感器（发射器）随小车一起沿倾斜轨道运动（已平衡小车的摩擦力），位移传感器（接收器）固定在轨道一端．实验中把重物的重力作为拉力F，改变重物重力，重复实验次数，根据记录的数据，作出小车加速度a随拉力F变化的关系图线如图（b）所示．

从所得图线分析，该实验小组在实验中的不当之处是不满足小车的质量远大于重物的质量；该小组改变实验方法，在小车和重物之间接一个不计质量的微型力传感器，如图（c）所示．从理论上分析，所作的小车加速度a和拉力F关系图线的特征是过坐标原点的倾斜直线．

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