题目内容

3．用如图1所示装置做“探究物体的加速度跟力的关系”的实验．实验时保持小车的质量不变，用钩码所受的重力作为小车受到的合力，用打点计时器和小车后端拖动的纸带测出小车运动的加速度．

（1）在探究物体的加速度与力的关系时，应保持物体的质量不变，分别改变施加在物体上的水平拉力F，测出相对应的加速度a；在探究物体的加速度与物体质量的关系时，应保持力不变，分别改变物体的质量m，测出相对应的加速度a．
（2）为了更直观地反映物体的加速度a与物体质量m的关系，往往用二者的关系图象表示出来，该关系图象最好应选用C．
A．a-m图象  B．m-a图解   C．a-$\frac{1}{m}$图解   D．$\frac{1}{a}$-$\frac{1}{m}$图解
（3）实验时先不挂钩码，反复调整垫木的左右位置，直到小车做匀速直线运动，这样做的目的是平衡摩擦力．
（4）图2为实验中打出的一条纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间都有4个点迹没有标出，测出各计数点到A点之间的距离，如图2所示．已知打点计时器接在频率为50Hz的交流电源两端，则此次实验中小车运动的加速度的测量值a=1.0 m/s2．（结果保留两位有效数字）
（5）实验时改变所挂钩码的质量，分别测量小车在不同外力作用下的加速度．根据测得的多组数据画出a-F关系图线，如图3所示．此图线的AB段明显偏离直线，造成此现象的主要原因可能是C．（选填下列选项的序号）
A．小车与平面轨道之间存在摩擦
B．平面轨道倾斜角度过大
C．所挂钩码的总质量过大
D．所用小车的质量过大．

分析 （1、2）利用控制变量法研究三个物理量之间的关系，即可求解；从形象直观的角度分析．（3）探究物体加速度与力的关系实验中，要使小车受到的拉力等于钩码的重力，在实验前应平衡摩擦力；根据纸带数据，由△x=at2可求小车的加速度．
（4）为使绳子拉力近似等于砝码和砝码盘的重力，应满足砝码和砝码盘的质量远小于小车的质量．
（5）为使绳子拉力近似等于砝码和砝码盘的重力，应满足砝码和砝码盘的质量远小于小车的质量．

解答 解：（1）据控制变量法可知，在探究物体的加速度与力的关系时，应保持物体的质量不变；在探究物体的加速度与物体质量的关系时，应保持力不变，分别改变物体的质量m，测出相对应的加速度a．
（2）物体的加速度a与物体质量m的关系，往往用形象直观的关系图象表示出来，即用a-$\frac{1}{m}$图象反映，a与质量的倒数成正比例函数，即a与m 成反比，故ABD错误，C正确．
故选：C．
（3）实验时绳的下端先不挂钩码，反复调整垫木的左右位置，直到小车做匀速直线运动，以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小车的合力就是绳子的拉力．这样做的目的是平衡小车运动中所受的摩擦阻力．
（4）计数点间的时间间隔 T=0.02s×5=0.1s，
由△x=aT2可得：小车的加速度为：a=$\frac{{x}_{cE}-{x}_{AC}}{4{T}^{2}}$=$\frac{0.2160-0.0879-0.0879}{4×0.01}m/{s}^{2}$=1.0m/s2．
（5）随着力F的增大，即砝码和小盘总质量的增大，不再满足砝码和小盘的质量远小于小车的质量，因此曲线上部出现弯曲现象，故ABD错误，C正确；
故选：C．
故答案为：（1）物体质量；   力；  （2）C； （3）平衡摩擦力；（4）1.0；（5）C．

点评 对于实验，我们要从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去理解．对牛顿第二定律实验中关键明确平衡摩擦力的原因和要求满足砝码总质量远小于小车质量的理由．

练习册系列答案
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A．0～ta段火箭是上升过程，ta～tb段火箭是下落过程
B．火箭在0～ta段的加速度小于ta～tb段的加速度
C．tc时刻火箭离地最远
D．tc时刻火箭回到地面
14．一学习小组学习了电阻的测量的方法后，想描绘一只硅二极管通正向电流时的伏安特性曲线．已知该二极管正向导通时电阻为几十到几百欧，其耐压值约为1.0V．实验室有如下器材：
A．干电池一节
B．电压表1，量程15V，内阻约几百千欧
C．电压表2，量程3V，内阻约一百千欧
D．电流表，量程10mA，内阻约几百欧
E．滑动变阻器1，最大阻值为1KΩ
F．滑动变阻器2，最大阻值为100Ω
G．导线若干，电键一个

①电压表应选C（请填器材前的字母）．
②滑动变阻器应选F（请填器材前的字母）．
③请将图1所示未完成的电路图补充完整（硅二极管的符号为）．
④如图2所示，坐标图上的图线I为某硅光电池组的伏安特性曲线，通过图线I直接读出该硅光电池组的电动势为0.88V，短路电流为3.0mA，其内电阻不是Ω（填“是”或“不是”）定值．
⑤移动滑动变阻器的滑片，得到多组硅二极管的电流电压值如表，请根据表格中的数据在同一坐标纸上通过描点连线画出硅二极管的伏安特性曲线．
U/V0.000.120.280.400.500.560.600.640.68
I/mA0.0约0约00.10.20.40.81.25.0
⑥根据你描绘的图线结合图线I，计算若用该硅光电池组直接给该硅二极管供电时（保证该硅光电池组为二极管输入正向电流），电池组的输出功率为1.37×10-3W，此时硅光电池组的内阻为110Ω，此时二极管的电阻为310Ω（此三空均保留三位有效数字）．
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