题目内容

7．如图甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置．他在气垫导轨上安装了一个光电门B，在滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连（力传感器可测得细线上的拉力大小），力传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放．
（1）该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则d=2.25mm
（2）下列不必要的一项实验要求是D
A．将气垫导轨调节水平
B．使A位置与光电门间的距离适当大些
C．使细线与气垫导轨平行
D．使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量
（3）实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，测量出滑块在A位置时遮光条到光电门的距离x，则滑块的加速度a=$\frac{{d}^{2}}{2x{t}^{2}}$
（4）为探究滑块的加速度与力的关系，改变钩码质量，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，通过描点要作出它们的线性关系图象，处理数据时纵轴为F，横轴应为D
A．t             B．t2             C．$\frac{1}{t}$              D．$\frac{1}{{t}^{2}}$．

分析 （1）游标卡尺读数结果等于固定刻度读数加上可动刻度读数，不需要估读；
（2）用细线拉力表示合力，要考虑摩擦力的影响，拉力是直接通过传感器测量的，故与小车质量和钩码质量大小关系无关；
（3）滑块经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度．根据运动学公式解答；
（4）结合牛顿第二定律求出F的表达式即可选择．

解答 解：（1）游标卡尺的主尺读数为2mm，游标读数为0.05×5mm=0.25mm，所以最终读数d=2mm+0.25mm=2.25mm；
（2）A、应将气垫导轨调节水平，使拉力才等于合力，故A必要；
B、应使A位置与光电门间的距离适当大些，有利于减小误差，故B必要；
C、要保持细线方向与木气垫导轨平行，拉力才等于合力，故C必要；
D、拉力是直接通过传感器测量的，故与小车质量和钩码质量大小关系无关，故D不需要；
本题选不必要
故选：D．
（4）滑块经过光电门B的速度v=$\frac{d}{t}$，
根据v2=2ax得：a=$\frac{{v}^{2}}{2x}=\frac{{d}^{2}}{2x{t}^{2}}$，
（5）根据牛顿第二定律得：
a=$\frac{F}{M}$，
则$\frac{F}{M}=\frac{{d}^{2}}{2x{t}^{2}}$，
解得：F=$\frac{{Md}^{2}}{2x}•\frac{1}{{t}^{2}}$，所以处理数据时纵轴为F，横轴应为$\frac{1}{{t}^{2}}$为横轴，故D正确．
故选：D
故答案为：（1）2.25；（2）D；（3）a=$\frac{{d}^{2}}{2x{t}^{2}}$；（4）D

点评 常用仪器的读数要掌握，这是物理实验的基础．处理实验时一定要找出实验原理，根据实验原理我们可以寻找需要测量的物理量和需要注意的事项．

练习册系列答案
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13．如图所示，实线为方向未知的三条电场线，a、b两带电粒子从电场中的O点以相同的初速度飞出．仅在电场力作用下，两粒子的运动轨迹如图中虚线所示，则（　　）
A．a一定带正电，b一定带负电B．a电势能减小，b电势能减小
C．a加速度减小，b加速度增大D．a和b的动能一定都增大
14．如图所示，将质量为m=2Kg的滑块放在倾角为θ=37°的固定斜面上．滑块与斜面之间的动摩擦因数为μ=0.8．重力加速度为g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，则：
（1）滑块在斜面上处于静止状态时，求摩擦力的大小．
（2）用平行于斜面向上的力拉滑块向上匀速滑动，拉力大小应是多少？
（3）用水平向右的力拉滑块，滑块向上匀速滑动，拉力大小应是多少？
11．一个质量为m的物体放在光滑水平面上，物体受到与水平方向成α角的斜向上的拉力F的作用沿着水平方向运动，那么物体对水平面的压力为多大？
2．如图1所示，为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置，该装置依靠电子信息系统获得了小车加速度a的信息，由计算机绘制出a与钩码重力的关系图．钩码的质量为m，小车和砝码的质量为M，重力加速度为g．

（1）下列说法正确的是C
A．每次在小车上加减砝码时，应重新平衡摩擦力
B．实验时若用打点计时器应先释放小车后接通电源
C．本实验m应远小于M
D．在用图象探究加速度与质量关系时，应作$a-\frac{1}{m}$图象
（2）实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他作出的a-F图可能是图2中丙（选填“甲”、“乙”、“丙”）图线．此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是C
A．小车与轨道之间存在摩擦          B．导轨保持了水平状态
C．砝码盘和砝码的总质量太大        D．所用小车的质量太大
（3）实验时，某同学遗漏了平衡摩擦力这一步骤，其它操作均正确，若轨道水平，他测量得到的图象如图3．设图中纵轴上的截距为-b，则小车与木板间的动摩擦因数μ=$\frac{b}{g}$．
12．某同学用如图1的实验装置“探究加速度与力、质量的关系”．
（1）实验中，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行，再将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是做匀速运动为止．

（2）认为小车受到的合外力等于细线对小车的拉力，也等于砂和砂桶的重力．图2是打点计时器打出的一条纸带，纸带旁还给出了最小刻度为Imm的刻度尺，刻度尺的0刻度线与O点对齐．打点计时器所用交流电源的频率是50Hz，A、B、C、D是四个计数点，相邻计数点间还有四个打点未标出．
①计数点C到D点的距离是13.20 cm．
②根据纸带计算小车运动的加速度口的大小是2.40m/s2（保留3位有效数字）．
（3）该同学测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示（小车质量保持不变）：
F/N0.200.300.400.500.60
a/m/s20.300.400.480.600.72
①请根据表中的数据在图3上描点，并作出a-F的关系图线．
②根据该图线，不能（选填“能”或者“不能”）得到结论：小车质量一定时，小车的加速度与受到的拉力成正比．
19．某人造卫星运动的轨道可近似看作是以地心为中心的圆．由于阻力作用，人造卫星到地心的距离从r1慢慢变到r2，用Ek1、Ek2分别表示卫星在这两个轨道上的动能，E1、E2表示卫星在这两个轨道上的机械能，则（　　）
A．r1＜r2，Ek1＜Ek2，E1＜E2B．r1＞r2，Ek1＜Ek2，E1＞E2
C．r1＞r2，Ek1＞Ek2，E1＜E2D．r1＜r2，Ek1＞Ek2，E1＞E2
16．如图所示，与水平方向成θ=37°的传送带以恒定的速度沿顺时针方向转动，两传动轮间距为lAB=9m，一质量为M=1kg的长木板静止在粗糙地面上，其右端靠着传送带，现将一质量为m=1kg且可视为质点的滑块轻放在传送带顶端B点，滑块沿传送带滑至底端并滑上长木板（传送带与长木板连接处无机械能损失）．已知滑块与传送带间的动摩擦因数为μ1=0.5，滑块与长木板间的动摩擦因数为μ2=0.4，长木板与地面间动摩擦因数为μ3=0.1，g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：
（1）滑块刚滑到长木板的速度v0的大小；
（2）从滑块滑上长木板到二者一起停下所用的时间；
（3）为保证滑块不从长木板上滑下，长木板的最小长度是多少．
17．下列关于力的说法正确的是（　　）
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B．高大的桥梁要造很长的引桥，其主要目的是增加过桥车辆的重力平行于引桥桥面向下的分力
C．若物体受到摩擦力作用，则物体必定受到弹力作用且摩擦力与该弹力必垂直
D．劲度系数越大的弹簧，则弹簧产生的弹力就越大

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