题目内容

5．如图1为用拉力传感器和速度传感器探究“加速度与物体受力的关系”实验装置．用拉力传感器记录小车受到拉力的大小，在长木板上相距L=48.0cm的A、B两点各安装一个速度传感器，分别记录小车到达A、B时的速率．

（1）实验主要步骤如下：
①将拉力传感器固定在小车上；
②平衡摩擦力，让小车在没有拉力作用时能向左做匀速直线运动；
③把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；
④接通电源后自C点释放小车，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力F的大小及小车分别到达A、B时的速率vA、vB；
⑤改变所挂钩码的数量，重复④的操作．
（2）表中记录了实验测得的几组数据，vB2-vA2是两个速度传感器记录速率的平方差，则加速度的表达式a=$\frac{{v}_{B}^{2}-{v}_{A}^{2}}{2L}$，请将表中第3次的实验数据填写完整（结果保留三位有效数字）；
次数F（N）vB2-vA2（m2/s2）a（m/s2）
10.600.770.80
2 1.041.611.68
31.422.342.44
42.624.654.84
53.005.495.72
（3）本实验是否要求钩码的质量远远的小于小车的质量？不需要（选填：需要或不需要）；由表中数据，已在图2坐标纸上作出a～F关系图线如图，同时作出理论计算得出的关系图线；对比实验结果与理论图线，造成上述偏差的原因是有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

分析 （1）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，若物体能匀速运动则说明恰好平衡了摩擦力；
（2）根据运动学公式中速度和位移的关系可以写出加速度的表达式；
（3）对比实际与理论图象可知，有外力时还没有加速度，由此可得出产生偏差原因．

解答 解：（1）②根据平衡状态的特点可知道当小车做匀速直线运动时，说明摩擦力已经被重力的下滑分力平衡．
（2）由匀变速直线运动的速度位移公式得：vB2-vA2=2aL，解得：a=$\frac{{v}_{B}^{2}-{v}_{A}^{2}}{2L}$，由表中实验数据可知：a3=$\frac{{v}_{B}^{2}-{v}_{A}^{2}}{2L}$=$\frac{2.34}{2×0.48}$≈2.44m/s2．
（3）小车受到的拉力可以由传感器测出，实验不需要满足钩码的质量远远的小于小车的质量；
对比图象可知，实际图象没有过原点而是和横坐标有交点，造成原因为没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
故答案为：（1）②匀速直线；（2）$\frac{{v}_{B}^{2}-{v}_{A}^{2}}{2L}$，2.44；（3）不需要；有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

点评 本题关键要明确实验原理，正确进行误差分析和数据处理是对学生学习实验的基本要求，掌握运动学公式中速度和位移的关系，要加强这方面的训练．

练习册系列答案
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15．如图，半径为R的圆是与一圆柱形匀强磁场区域的横截面（纸面），ab为其直径，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里．一带电粒子以速率v0从a点沿与ab夹角θ=60°方向射入磁场，并从b点离开磁场．不计粒子重力．则粒子的比荷$\frac{q}{m}$为（　　）
A．$\frac{{v}_{0}}{BR}$B．$\frac{{v}_{0}}{2BR}$C．$\frac{\sqrt{3}{v}_{0}}{2BR}$D．$\frac{\sqrt{3}{v}_{0}}{BR}$
16．图甲为“探究求合力的方法”的实验装置．

（1）下列说法中正确的是AC
A．在测量同一组数据F1、F2和合力F的过程中，橡皮条结点O的位置不能变化
B．弹簧测力计拉细线时，拉力方向必须竖直向下
C．F1、F2和合力F的大小都不能超过弹簧测力计的量程
D．为减小测量误差，F1、F2方向间夹角应为90°
（2）弹簧测力计的指针如图乙所示，由图可知拉力的大小为4.00N．
13．下列说法正确的是（　　）
A．研究张继科打出的弧旋乒乓球，可把乒乓球看作质点
B．参考系必须选取静止不动的物体
C．物体速度变化率越大，加速度越大
D．物体若受到弹力，则一定也受到摩擦力
20．如图甲，左侧接有定值电阻R=2Ω的水平粗糙导轨处于垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度B=1T，导轨间距L=lm．-质量m=2kg，阻值r=2Ω的金属棒在水平拉力F作用下由静止开始从CD处沿导轨向右加速运动，金属棒的v--x图象如图乙，若金属棒与导轨间动摩擦因数μ=0.25，则从起点发生x=1m位移的过程中（g=10m/s2）（　　）
A．金属棒克服安培力做的功W1=0.5JB．金属棒克服摩擦力做的功W2=5J
C．整个系统产生的总热量Q=4.25JD．拉力做的功W=9.25J
10．如图所示，电源电动势E=8V，内电阻为r=0.5Ω，“3V，3W”的灯泡L与电动机M串联接在电源上，灯泡刚好正常发光，电动机正常工作，电动机的线圈电阻R=1.5Ω．求：
（1）电源的输出功率
（2）电动机的输出功率．
17．质量为0.2kg的弹性小球从空中某处静止下落，下落过程中对应的v-t图象如图所示，经过0.5s小球与水平地面相碰后反弹，反弹速度大小变为碰撞前的$\frac{3}{4}$，设小球运动中所受的空气阻力大小不变，g=10m/s2，求：
（1）弹性小球受到的空气阻力大小；
（2）弹性小球第一次碰撞反弹后上升的最大高度．
14．用电动势E=6V、内电阻r=4Ω的直流电源分别单独对下列四个小灯泡供电，实际消耗电功率最大的小灯泡的额定电压和额定功率是（设灯泡电阻不随电压变化）（　　）
A．“6V，3W”B．“6V，4W”C．“6V，9W”D．“6V，16W”
6．如图为一列简谐横波某时刻的波形图，介质中有P、Q、M三个质点，此时的纵坐标分别为yP=2cm，yQ=-2cm．下列说法正确的是（　　）
A．P、Q两质点的速度方向总是相同
B．Q、M两质点的加速度总是相同
C．P、M两质点的速度总是大小相等、方向相反
D．在任何相等时间内，P、M两质点通过的路程总相等
E．P、M两质点对平衡位置的位移总是大小相等、方向相反

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