题目内容
10．某同学设计了如图甲所示的装置来探究小车的加速度与所受合力的关系．将装有力传感器的小车放置于水平长木板上，缓慢向小桶中加入细砂，直到小车刚开始运动为止，记下传感器的最大示数F0，以此表示小车所受摩擦力的大小．再将小车放回原处并按住，继续向小桶中加入细砂，记下传感器的示数F1．
（1）接通频率为50Hz的交流电源，释放小车，打出如图乙所示的纸带．从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离，则小车的加速度a=0.16m/s2．
（2）改变小桶中砂的重力，多次重复实验，获得多组数据，描绘小车加速度a与合力F
（F=F1-F0）的关系图象．不计纸带与计时器间的摩擦．如图丙的图象中可能正确的是B．
（3）同一次实验中，小车释放前传感器示数F1与小车加速运动时传感器示数F2的关系是F1＞F2（选填“＜”、“=”或“＞”）．
（4）关于该实验，下列说法中正确的是D．
A．小车和传感器的总质量应远大于小桶和砂的总质量
B．实验中需要将长木板右端垫高
C．实验中需要测出小车和传感器的总质量
D．用加砂的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，可更方便地获取多组实验数据．
分析 （1）根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小；
（2）改变小桶中砂的重力，多次重复实验，获得多组数据，描绘小车加速度a与合力F（F=F1-F0）的关系图象，由于已经平衡摩擦力，所以图象应该过原点；
（3）对小桶受力分析，根据牛顿第二定律求解；
（4）在该实验中力传感器可以直接得出力的大小，实验中不需要将长木板右端垫高，因为已经测量了小车所受摩擦力的大小，用加砂的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，可更方便地获取多组实验数据．
解答 解：（1）由于每相邻两个计数点间还有4个点，所以相邻的计数点间的时间间隔为：t=0.02×5=0.1s，
根据匀变速直线运动的推论公式△x=at2可得加速度为：a=$\frac{{x}_{4}-{x}_{1}}{3{t}^{2}}$=$\frac{（4.00-3.52）×1{0}^{-2}m}{3×（0.1s）^{2}}$=0.16 m/s2；
（2）改变小桶中砂的重力，多次重复实验，获得多组数据，描绘小车加速度a与合力F（F=F1-F0）的关系图象．
由于已经平衡摩擦力，所以图象应该过原点，一条倾斜的直线．故B正确，ACD错误；
故选：B．
（3）对小桶受力分析，设小桶重力为mg，
木板释放前弹簧秤的示数F1，所以F1=mg，
设小车的重力为Mg，小车在加速运动时弹簧秤的示数F2，
根据牛顿第二定律得：mg-F2=ma，所以F1＞F2；
（4）A、在该实验中力传感器可以直接得出力的大小，不需要使小车和传感器的总质量应远大于小桶和砂的总质量，故A错误；
B、实验中不需要将长木板右端垫高，因为已经测量了小车所受摩擦力的大小，故B错误；
C、实验中不需要测出小车和传感器的总质量，只需要保证小车和传感器的总质量不变，故C错误；
D、用加砂的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，可更方便地获取多组实验数据，故D正确；
故选：D．
故答案为：（1）0.16；（2）B；（3）＞；（4）D．
点评 本题借助实验考查了匀变速直线的规律以及推论的应用，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用，提高解决问题能力．解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项，其中平衡摩擦力的原因以及做法在实验中应当清楚．
云南师大附小一线名师提优作业系列答案
冲刺100分单元优化练考卷系列答案
如图所示，图甲中MN为足够大的不带电薄金属板，在金属板的右侧，距离为d的位置上放入一个电荷量为+q的点电荷O，由于静电感应产生了如图甲所示的电场分布．P是金属板上的一点，P点与点电荷O之间的距离为r，几位同学想求出P点的电场强度大小，但发现问题很难．几位同学经过仔细研究，从图乙所示的电场得到了一些启示，经过查阅资料他们知道：图甲所示的电场分布与图乙中虚线右侧的电场分布是一样的．图乙中两异号点电荷电荷量的大小均为q，它们之间的距离为2d，虚线是两点电荷连线的中垂线．由此他们分别对P点的电场强度方向和大小做出以下判断，其中正确的是（ ）| A． | 方向沿P点和点电荷的连线向左，大小为 $\frac{2kqd}{{r}^{3}}$ | |
| B． | 方向沿P点和点电荷的连线向左，大小为 $\frac{2kq\sqrt{{r}^{2}-{d}^{2}}}{{r}^{3}}$ | |
| C． | 方向垂直于金属板向左，大小为 $\frac{2kqd}{{r}^{3}}$ | |
| D． | 方向垂直于金属板向左，大小为 $\frac{2kq\sqrt{{r}^{2}-{d}^{2}}}{{r}^{3}}$ |
如图所示，两方向相反、磁感应强度大小均为B的匀强磁场被边长为L的等边三角形ABC理想分开，三角形内磁场方向垂直纸面向里，三角形顶点A处有一质子源，能沿∠BAC的角平分线发射速度不同的质子（质子重力不计），所有质子均能通过C点，质子比荷$\frac{q}{m}$=k，则质子的速度可能为（ ）| A． | 2BkL | B． | $\frac{BkL}{2}$ | C． | $\frac{3BkL}{2}$ | D． | $\frac{BkL}{8}$ |
如图所示的竖直直角坐标平面xoy内有两条过原点的射线OA和OB与x轴的正半轴和负半轴都成45°角，在x轴上方∠AOB区域间分布着方向垂直纸面向外大小为B1的匀强磁场，在x轴的下方存在着方向垂直纸面向外大小为B2=$\frac{mv}{qL}$匀强磁场，现有一质量为m，带电量为+q的带电粒子以速度v从位于直线OA上的P（L，L）点竖直向下射出，经过测量发现，此粒子每经过相同的时间T会回到P点，（不计粒子重力）
某实验小组用如图所示实验装置探究合力做功与动能变化的关系，铁架台竖直固定放置在水平桌面上，长木板一端放置在水平桌面边缘P处，另一位置放置在铁架台竖直铁杆上，使长木板倾斜放置．长木板P处放置一光电门，用光电计时器记录滑块通过光电门时挡光时间，实验步骤是：
如图所示，K是粒子发生器，D1、D2、D3是三块挡板，通过传感器可控制它们定时开启和关闭，D1、D2的间距为L，D2、D3的间距为$\frac{L}{2}$．在以O为原点的直角坐标系Oxy中有一磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场，y轴和直线MN是它的左、右边界，且MN平行于y轴．现开启挡板D1、D3，粒子发生器仅在t=0时刻沿x轴正方向发射各种速率的粒子，D2仅在t=nT（n=0，1，2…，T为周期）时刻开启，在t=5T时刻，再关闭挡板D3，使粒子无法进入磁场区域．已知挡板的厚度不计，粒子质量为m、电荷量为+q（q大于0），不计粒子的重力，不计粒子间的相互作用，整个装置都放在真空中．
如图所示为真空中某一点电荷Q产生的电场，a、b分别是其电场中的两点，其中a点处的电场强度大小Ea=E0，b点处的电场强度大小Eb=3E0，且Ea、Eb间的夹角大于90°，方向如图所示．一带负电的检验电荷q在场中由a运动到b，则（ ）| A． | a、b两点到点电荷Q的距离之比ra：rb=3：1 | |
| B． | a、b两点到点电荷Q的距离之比ra：rb=$\sqrt{3}$：1 | |
| C． | a、b两点处的电势的大小关系为φa＞φb | |
| D． | 在把检验电荷q沿直线从a移到b的过程中，电场力先做负功后做正功 |