如图是某同学用来探究“小车的加速度与外力关系的实验装置示意图.轨道上的B点固定一光电门.将连接小车的细线跨过滑轮系住钩码.在A点释放小车.测出小车上挡光片通过光电门的时间为△t．(1)若挡光片的宽度为d.挡光片前端距光电门的距离为L.则小车的加速度a=$\frac{d^2}{{2L{{(△t)}^2}}}$．(2)在该实验中.下列操作� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

1．

如图是某同学用来探究“小车的加速度与外力关系”的实验装置示意图，轨道上的B点固定一光电门，将连接小车的细线跨过滑轮系住钩码，在A点释放小车，测出小车上挡光片通过光电门的时间为△t．
（1）若挡光片的宽度为d，挡光片前端距光电门的距离为L，则小车的加速度a=$\frac{d^2}{{2L{{（△t）}^2}}}$．
（2）在该实验中，下列操作步骤中必须做到的是BCD．
A．要用天平称量小车的质量
B．每次改变钩码个数，需要测量其质量（或重力）
C．钩码的质量应该小些
D．每次测量要保证小车从同一点由静止出发
E．不论轨道光滑与否，轨道一定要保持水平
（3）若实验中使用的挡光片宽度较宽，其他条件不变，则测出的小车加速度比真实值偏大．（填“偏大”或“偏小”）．

分析（1）遮光条通过光电门的速度可以用平均速度代替故v=$\frac{d}{t}$，再根据v²=2al即可求出物体的加速度a．
（2）根据实验原理可知，实验时要平衡摩擦力，当满足M＞＞m时钩码的重力才可看作小车的合外力，实验时需要测量钩码的质量，由（1）知：计算加速度时，通过匀加速运动位移时间公式求解，若小车从同一点静止出发，则加速度与时间的平方成反比，所以不需要测量AB间的距离．
（3）利用挡板的长度除以挡板通过的时间求出的挡板通过的平均速度，等于其通过时的中间时刻的瞬时速度，若挡板宽度太大，导致测量瞬时速度偏小，由此可知所测加速度的变化情况．

解答解：（1）小车运动到B时的速度为：v=$\frac{d}{△t}$
根据运动学公式：${v}_{t}^{2}$-${v}_{0}^{2}$=2ax得：
因v²=2aL
解得：a=$\frac{d^2}{{2L{{（△t）}^2}}}$；
（2）A、探究“小车的加速度与外力关系”时，只要保持小车质量不变即可，没有必要测量其质量，故A错误；
B、实验中需要求出外力和加速度的大小，因此每次改变钩码，需要测量其质量（或重力），故B正确；
C、要使钩码的重力大小等于小车外力，要求小车的质量要远大于钩码质量，因此钩码质量要小一些，故C正确；
D、因为之前已有计算公式L已经列入其中，改变L会让a改变，所以每次测量要保持小车从同一点静止出发．故D正确；
E、根据实验原理可知，实验时要平衡摩擦力，所以轨道不光滑时，要适当垫高不带定滑轮的一端，以平衡摩擦力，故E错误．
故选：BCD．
（3）由a=$\frac{d^2}{{2L{{（△t）}^2}}}$ 知，若实验中使用的挡光片宽度较宽，其他条件不变，测出的小车加速度比真实值偏大．
故答案为：（1）$\frac{d^2}{{2L{{（△t）}^2}}}$；（2）BCD；（3）偏大．

点评本实验与教材中的实验有所不同，但是根据所学物理知识，明确了实验原理，即可正确解答．

练习册系列答案

相关题目

11．

如图所示，等离子气流（由高温高压的等电量的正、负离子组成）由左方连续不断的以速度v₀射入P₁和P₂两极板间的匀强磁场中，ab和cd的作用情况为：0～1s内互相排斥，1～3s内互相吸引，3～4s内互相排斥．规定向左为磁感应强度B的正方向，线圈A内磁感应强度B随时间t变化的图象可能是（　　）

12．

如图所示，两端开口的U形玻璃管两边粗细不同，粗管横截面积是细管的2倍．管中装入水银，两管中水银面与管口距离均为12cm，大气压强为p₀=75cmHg．现将粗管管口封闭，然后将细管管口用一活塞封闭并将活塞缓慢推入管中，直至两管中水银面高度差达6cm为止，求活塞下移的距离（假设环境温度不变）．

9．某实验小组在进行“用单摆测定重力加速度”的实验中，已知单摆在摆动过程中的摆角小于5°；在测量单摆的周期时，从单摆运动到最低点开始计时且记数为1，到第n次经过最低点所用的时间内为t；在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得悬挂后的摆线长（从悬点到摆球的最上端）为L，再用游标卡尺测得摆球的直径为d（读数如图1所示）．

（1）该单摆在摆动过程中的周期为$\frac{2t}{n-1}$．
（2）用上述物理量的符号写出求重力加速度的一般表达式g=$\frac{4{π}^{2}（n-1）^{2}（L+\frac{d}{2}）}{4{t}^{2}}$．
（3）从图可知，摆球的直径为9.30mm．
（4）实验结束后，发现测得的重力加速度的值总是偏大，其原因可能是下述原因中的BD．
A．单摆的悬点未固定紧，振动中出现松动，使摆线增长了
B．把n次摆动的时间误记为（n+1）次摆动的时间
C．以摆线长作为摆长来计算
D．以摆线长与摆球的直径之和作为摆长来计算
（5）实验时，若摆球在垂直纸面的平面内摆动，为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数，在摆球运动最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻，如图2所示．光敏电阻与某一自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t的变化图线如图3所示，则该单摆的振动周期为2t₀；若保持悬点到小球顶点的绳长不变，改用直径是原小球直径2倍的另一小球进行实验，则该单摆的周期将变大；图乙中的△t将变大（填“变大”、“不变”或“变小”）．

16．

如图所示，倾角为45°的粗糙斜面AB底端与半径R=0.4m的光滑半圆轨道BC平滑相接，O为轨道圆心，BC为圆轨道直径且处于竖直平面内，A、C两点等高．质量m=1kg的滑块从A点由静止开始下滑，恰能滑到与O等高的D点，g取10m/s²．
（1）求滑块与斜面间的动摩擦因数μ；
（2）从A到B摩擦生热
（3）若使滑块在圆弧BDC段不脱离轨道，则A下滑的高度应该满足什么条件．

6．

如图甲所示的线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动产生正弦交流电，图乙所示为变压器电路，原副线圈匝数比为2：1，副线圈中定值电阻的阻值为R，下列说法正确的是（　　）

	A．	线圈平面与磁场垂直时，线圈中的磁通量变化率最大
	B．	线圈平面与磁场方向夹角为45°时的瞬时值等于交流电的有效值
	C．	将线圈的匝数增加l倍，转速增加1倍，则线圈中的电流有效值增大为原来的2倍
	D．	若将线圈产生的交流电输出到如图乙所示的理想变压器电路a、b端，结果R消耗的功率为P，则磁场中线圈中产生的电动势有效值为2$\sqrt{PR}$

13．

一铁球通过三段轻绳OA、OB、OC悬挂在天花板上的A点，轻绳OC拴接在轻质弹簧秤上．第一次，保持结点O位置不变，某人拉着轻质弹簧秤从竖直位置缓慢转动到水平位置，如图1所示，弹簧秤的示数记为F₁．第二次，保持轻绳OC垂直于OA，缓慢释放轻绳，使轻绳OA转动到竖直位置，如图2所示，弹簧秤的示数记为F₂．则（　　）

	A．	F₁恒定不变，F₂逐渐增大		B．	F₁、F₂均逐渐增大
	C．	F₁先减小后增大，F₂逐渐减小		D．	F₁逐渐增大，F₂先减小后增大

10．多用电表是实验室和生产实际中常用的仪器．
①如图甲是一个多用电表的内部电路图，在进行电阻测量时，应将S拨到3或4两个位置，在进行电压测量时，应将S拨到5或6两个位置．
②使用多用电表进行了两次测量，指针所指的位置分别如图乙中a、b所示．若选择开关处在“×10Ω”的电阻档时指针位于a，则被测电阻的阻值是500Ω．若选择开关处在“直流电压2.5V”档时指针位于b，则被测电压是1.98V；
③测量完成后，将选择开关拨向OFF挡或交流电压最高档位置．

11．如图甲所示，在水平面上固定一个匝数为10匝的等边三角形金属线框，总电阻为3Ω，边长为0.4m．金属框处于两个半径为0.1m的圆形匀强磁场中，顶点A恰好位于左边圆的圆心，BC边的中点恰好与右边圆的圆心重合．左边磁场方向垂直水平面向外，右边磁场垂直水平面向里，磁感应强度的变化规律如图乙所示，则下列说法中正确的是（π取3）（　　）

	A．	线框中感应电流的方向是逆时针方向
	B．	t=0.4s时，穿过线框的磁通量为0.005Wb
	C．	经过t=0.4s，线框中产生的热量为0.3J
	D．	前0.4s内流过线框的电量为0.2C

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