题目内容

15．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某同学使用了如图1所示的装置，计时器打点频率为50Hz．

（1）对于该实验下列说法正确的是ABE
A．该实验采用的实验方法是控制变量法
B．连接砝码盘和小车的细绳应与长木板保持平行
C．平衡摩擦力时，应将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮栓在小车上
D．悬挂物的质量应远小于小车和砝码的质量，目的是使小车缓慢移动
E．实验结果采用a-$\frac{1}{m}$坐标作图，是为了根据图象直观地作出判断
（2）该同学得到一条纸带，在纸带上取连续的五个点，如图2所示，自A点起，相邻两点间的距离分别为10.00mm、12.00mm、14.00mm、16.00 mm，则小车的加速度为5.00m/s2．（结果保留三位有效数字）
（3）该同学通过数据的处理作出了a-F图象如图3所示． 图中的力F理论上指B，而实验中却用A表示．（选填字母符号）    A．砂和砂桶的重力      B．绳对小车的拉力
（4）a-F图中的直线不过原点的原因是平衡摩擦力过度（木板倾角过大），图线发生弯曲的原因是平衡摩擦力过度（木板倾角过大）；．

分析 （1）“探究加速度与力、质量的关系”的实验采用控制变量法，实验了减小实验误差，悬挂物的质量应远小于车和砝码的总质量，实验需要平衡摩擦力，但不能过度，实验中使用图象法处理，可以减小误差，采用a-$\frac{1}{m}$坐标作图，是为了根据图象直观地作出判断二者是否成正比关系．
（2）纸带法实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的两个推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度．
（3）图2中的力F理论上指绳子对小车的拉力，而实验中却用砂和砂桶的重力；
（4）直线发生弯曲，由图可以看出图象的斜率逐渐减小，结合实验原理分析原因．

解答 解：（1）A、由于该实验涉及的物理量较多，因此该实验采用的是控制变量法研究加速度、质量、合力三者之间的关系；，故A正确；
B、若连接砝码盘和小车的细绳与长木板不保持平行，则绳子的拉力分力等于小车的外力，这样导致误差增大，故B正确；
C、平衡摩擦力时不能将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮系在小车上，故C错误．
D、实验要求悬挂重物的质量远小于小车的质量，只有这样才能认为重物的重力大小等于小车所受的合外力大小，故D错误；
E、实验中使用图象法处理，可以减小误差，采用a-$\frac{1}{m}$坐标作图，是为了根据图象直观地作出判断二者是否成正比关系，故E正确；
故选：ABE
（2）小车的加速度为a=$\frac{△x}{{t}_{\;}^{2}}$=$\frac{0.012-0.01}{0.0{2}_{\;}^{2}}$m/s2=5.00$m/{s}_{\;}^{2}$
（3）图2中的力F理论上指绳子对小车的拉力，而实验中却用砂和砂桶的重力；
故选：B，A．
（4）平衡摩擦力时木板垫得过高则当拉力F等于0时，小车已经产生力加速度，图线在a轴上有截距，说明平衡摩擦力过度（木板倾角过大）；
图中图线上部发生弯曲的原因是随着F的增大不再满足钩码的质量远小于小车质量．
故答案为：（1）ABE；（2）5.00；（3）B，A；（4）平衡摩擦力过度（木板倾角过大）；平衡摩擦力过度（木板倾角过大）；

点评 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．

练习册系列答案
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5．某人站在力传感器上做“下蹲-起跳”的动作，力传感器显示此过程F-t图象如图所示，则下列判断正确的是（　　）
A．b点时人的速度为零B．c点时人开始向上起跳
C．e点时加速度比b点大D．a-c阶段处于下蹲过程中
6．由自由落体运动验证机械能守恒定律，若实验中所用重物的质量m=1㎏，交流电源频率为50Hz，打出的纸带如图所示，O点为纸带上打下的第一点，O、A、B、C、D为相邻的几点．测得OA=0.78cm、OB=1.79cm、OC=3.14cm、OD=4.90cm，查出当地的重力加速度g=9.80m/s2，则打点计时器的打点时间间隔为0.02s，重物在B点时的速度vB=0.59m/s．从O到运动至B点的过程中，重物的重力势能减少量是0.18J．（后两空均保留两位有效数字）
3．实验桌上放着晶体二极管、电容器、电阻各一只，性能均正常，外表十分相似．现用多用电表的某个档，分别测它们的正反电阻（以R1和R2表示）加以鉴别．测甲元件时，R1=R2；测乙元件时，R1＜＜R2；测丙元件，正测时，开始指针有向右偏转，接着指针向左返回，最后停在电阻无穷大处，反测时依然开始指针有向右偏转，接着指针向左返回，最后停在电阻无穷大处．  则甲、乙、丙三个元件分别为：甲电阻乙二极管丙电容．
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
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20．如图所示是一个自制简易电动机原理图，一枚干电池竖直放置（正极朝上），电池的负极上吸有一块圆形的可以导电的小磁体，磁场分布已知，将一个小金属线圈套在电池上，线圈和电池构成闭合回路，通电线圈在磁场的作用下就会转动起来，从上向下附视，线圈的转动方向是（　　）
A．顺时针方向B．逆时针方向
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7．用如图甲实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒．m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．图乙给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图乙所示．已知m1=0.05kg、m2=0.15kg，则（g取10m/s2，结果保留两位有效数字）

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A．按照如图甲所示的装置安装器件；
B．将打点计时器接到直流电源上；
C．先释放m2，再接通电源打出一条纸带；
D．测量纸带上某些点间的距离；
E．根据测量的结果，分别计算系统减少的重力势能和增加的动能
其中操作不当的步骤是BC（填选项对应的字母）．
（2）在纸带上打下计数点5时的速度v=2.4m/s．
（3）在打点0～5过程中系统动能的增量△Ek=0.58J，系统势能的减少量△Ep=0.60J，由此得出的结论是在误差允许的范围内，m1、m2组成的系统机械能守恒．
（4）若某同学作出$\frac{{v}^{2}}{2}$-h图象如图丙所示，由图象计算出当地的实际重力加速度g=9.7　m/s2．
4．如图，由均匀的电阻丝组成的等边三角形导体框，垂直匀强磁场放置，将AB两点接入电压恒定的电源两端，通电时，线框受到的安培力为1.2N，若将ACB边移走，则余下线框受到的安培力大小为（　　）
A．0.6NB．0.8NC．1.2ND．1.6N
16．理想变压器与用电器组成的电路如图所示，输入原线圈的电压变化规律为u=220$\sqrt{2}$sinl00πt（V），两只灯泡“L1”和“L2”的规格均为“36V、18W”．当开关S断开，调节滑动触头P使原、副线圈匝数比为5：1时，灯L1正常发光．下列说法正确的是（　　）
A．此时滑动变阻器R的阻值为8Ω
B．闭合开关S后，仅将Q向右滑动，可使两灯正常发光
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