题目内容

15．在用打点计时器做《探究加速度与力、质量的关系》的试验中．
（1）关于打点计时器，下列说法正确的有C．
A．电磁打点计时器是一种使用低压直流电源的计时仪器
B．电磁打点计时器是一种使用交流220V电源的计时仪器，其打点周期为0.02s
C．电磁打点计时器是一种使用低压（4～6V）交流电源的计时仪器，打点周期为0.02s
D．电火花打点计时器是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示点迹的计时仪器，它使用220V交流电源
（2）某同学用如图（甲）所示装置，采用控制变量的方法，来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到力的关系．下列措施中错误的有AB．
A．平衡摩擦力的方法就是，在塑料小桶中添加砝码，使小车在绳的拉力作用下能匀速滑动．
B．每次改变拉小车的拉力后都必须重新平衡摩擦力
C．实验中可通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力
D．实验中应先开打点计时器的电源，然后再释放小车

（3）如图（乙）所示是某一次打点计时器打出的一条记录小车运动的纸带．取计数点A、B、C、D、E、F、G．纸带上两相邻计数点的时间间隔为T=0.10s，用刻度尺测量出各相邻计数点问的距离分别为AB=1.50cm，BC=3.88cm，CD=6.26cm，DE=8.67cm，EF=11.08cm，FG=13.49cm，则小车运动的加速度大小a=2.4m/s2，打纸带上C点时小车的瞬时速度大小vC=0.51m/s．（结果均保留二位有效数字）．

分析 电磁打点计时器使用4-6V的交流电压，电火花打点计时器使用220V的交流电压，打点周期为0.02s．
根据实验的原理和注意事项确定操作步骤的正误．
根据连续相等时间内的位移之差是一恒量求出加速度大小，根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出C点的速度．

解答 解：（1）A、电磁打点计时器是一种使用低压交流电源的计时仪器，故A错误．
B．电磁打点计时器是一种使用交流4-6V电源的计时仪器，其打点周期为0.02s，故B错误，C正确．
D．电火花打点计时器是利用火花放电在纸带上形成点迹，不是打出小孔，它使用220V交流电源，故D错误．
故选：C．
（2）A、平衡摩擦力时让小车拖着纸带做匀速直线运动即可，不能悬挂重物．故A错误．
B、每次改变拉小车的拉力后不需要重新平衡摩擦力，故B错误．
C．实验中可通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力，故C正确．
D．实验中应先开打点计时器的电源，然后再释放小车，故D正确．
本题选错误的，故选：AB．
（3）根据△x=aT2，运用逐差法得，a=$\frac{{x}_{DG}^{\;}-{x}_{AD}^{\;}}{9{T}_{\;}^{2}}$=$\frac{（8.67+11.08+13.49）-（1.50+3.88+6.26）}{9×0.01}$×$1{0}_{\;}^{-2}$=2.4m/s2．
C点瞬时速度${v}_{C}^{\;}$=$\frac{{x}_{BD}^{\;}}{2T}$=$\frac{3.88+6.26}{2×0.1}×1{0}_{\;}^{-2}$m/s=0.51m/s．
故答案为：（1）C，（2）AB，（3）2.4，0.51．

点评 解决本题的关键知道电磁打点计时器与打点计时器的区别，掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度和加速度．

练习册系列答案
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10．在X轴上运动的质点的坐标X随时间t的变化关系为x=2t+3t2，则其加速度a=6m/s2，t=0时，速度为2m/s．（X的单位是米，t 的单位是秒）
6．如图1所示，为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量及小车和砝码的质量对应关系图．钩码的质量为m1，小车和砝码的质量为m2，重力加速度为g．

（1）下列说法正确的是D．
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m2应远小于m1
D、在用图象探究加速度与质量关系时，应作a-$\frac{1}{{m}_{2}}$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，测得F=m1g，作出a-F图象，他可能作出图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，若轨道水平，他测量得到的$\frac{1}{{m}_{2}}$-a图象，如图3．设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，则小车与木板间的动摩擦因数μ=$\frac{b}{gk}$，钩码的质量m1=$\frac{1}{gk}$．
（4）实验中打出的纸带如图4所示．相邻计数点间的时间是0.1s，图中长度单位是cm，由此可以算出小车运动的加速度是0.46m/s2．
3．在探究物体的加速度与物体所受外力、物体质量间的关系时，采用如图1所示的实验装置，小车以及车中的砝码质量用M表示，盘以及盘中的砝码质量用m表示．

（1）实验过程中，电火花计时器接在频率为f=50Hz的交流电源上，调整定滑轮高度，使细线与长木板平行．
（2）若已平衡好摩擦，在小车做匀加速直线运动过程中，绳子拉力FT=$\frac{Mmg}{M+m}$，当M与m的大小关系满足M＞＞m时，才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力．
（3）某小组同学先保持盘及盘中的砝码质量m一定来做实验，其具体操作步骤如下，以下做法正确的是C．
A．平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上
B．每次改变小车的质量时，需要重新平衡摩擦力
C．实验时，先接通打点计时器的电源，再放开小车
D．用天平测出m以及M，小车运动的加速度可直接用公式$a=\frac{mg}{M}$求出
（4）某小组同学保持小车以及车中的砝码质量M一定，探究加速度a与所受外力F的关系时，由于他们操作不当，这组同学得到的a-F关系图象如图2所示，①图线不过原点的原因是没平衡摩擦力；②图线上端弯曲的原因是不满足M＞＞m．
（5）某小组在操作完全正确且满足（2）中质量关系的情况下，图3为实验时小车在长木板上带动纸带运动打出的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6为计数点，相邻计数点间还有4个打点未画出．从纸带上测出x1=3.20cm，x2=4.52cm、x5=8.42cm、x6=9.70cm．则小车加速度大小a=1.30m/s2（保留三位有效数字）

（6）（5）中实验小组用所得数据探究动能定理，测得上图纸带计数点1、5间距离为x，该小组最终要验证的数学表达式为mgx=$\frac{1}{200}$Mf2[（x5+x6）2-（x1+x2）2]．（用m、M、f，x、x1、x2、x5、x6以及重力加速度g表示）
10．某实验小组利用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系．
（1）下列做法正确的是AC（填字母代号）．
A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行
B．将砝码桶通过定滑轮拴在木块上，调节木板倾斜程度用以平衡木块受到的滑动摩擦力
C．实验时应使砝码桶及桶内砝码的总质量远小于木块和木块上砝码的总质量
D．通过增减木块上的砝码改变质量时，需要重新调节木板倾斜程度
（2）某次实验时得到的一条纸带如图乙所示，A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点，纸带上面放置的是最小刻度为1mm的刻度尺．已知打点计时器电源频率为50Hz．则这次实验中木块运动的加速度是5.0m/s2，打下点F时对应的速度是0.70m/s．
20．质量为m=4kg的物体，在水平方向的恒定拉力F作用下沿直线在水平面上运动，12秒末去掉拉力F，物体的速度-时间图线如图所示，试求拉力F的大小及物体所发生的总位移．（g=10m/s2）
7．在“用描迹法画出电场中平面上的等势线”的实验中，给出的器材为：木板N、白纸、复写纸、导电纸各一张，电动势为12V内阻不计的电源E，用作电极的金属柱状结点A和圆环状金属圈B各一个（放置在导电纸上并能够与导电纸接触良好），滑线变阻器R，量程为6V内阻很大的直流电压表，开关K一个，如图所示．现在要用这些仪器模拟描绘，独立的点电荷形成的电场中，等势线的分布情况．
①请在现有的图中连线，画出该实验电路的完整原理图．
②本实验中，在木板的上方，三种纸张自下而上的摆放顺序是A
A．白纸、复写纸、导电纸　B．导电纸、白纸、复写纸　C．复写纸、白纸、导电纸
③下面是主要的实验操作步骤，将所缺的内容填写在横线上方．
a．接好实际的实验电路．
b．调整滑动变阻器，使滑动头靠近D（填C或D）．
c．合上电键K，并将探针P和A相接触，调整滑动变阻器，使电压表的读数为5V左右的确定值．
d．用探针压印的方法把A、B的位置标记在白纸上．画一线段连接AB两极，在连线上选取相邻的点间的电势差相等的4个点作为基准点，用探针把它们的位置压印在白纸上．
e．将探针与某一基准点相接触，读出电压表的示数U1，移动探针，若探针触到某一点时，发现电压表的指针仍在U1处，用探针把这一点位置也压印在白纸上．用相同的方法找出此基准点的其它若干等势点．
f．重复步骤e，找出其它3个基准点对应的若干等势点．
g．取出白纸画出这4个基准点所各自对应的等势线．
④在理想情况下本实验所画出的等势线形状应该为B．
A．疏密均匀的同心圆
B．疏密不均匀的同心圆
C．疏密均匀的平行线
D．疏密不均匀的平行线．
4．如图所示，质量分别为 m1和 m2 的两个小球 A、B，带有等量异种电荷，通过 绝缘轻弹 簧相连接（弹簧处于自然状态），置于绝缘光滑的水平面上，突然加一水平向右的匀强电场 后，两小球 A、B 将由静止开始运动，在以后的运动过程中，对两小球 A、B 和弹簧组成的 系统，下列说法中正确的是（设整个过程中不考虑 电荷间库仑力的作用且弹簧不超过弹性 限度）（　　）
A．由于电场力对球 A 和球 B 做功为 0，故小球电势能总和始终不变
B．当弹簧长度达到最大值时，系统机械能最大
C．由于两个小球所受电场力等大反向，故系统机械能守恒
D．当小球所受电场力与弹簧的弹力大小相等时，系统动能最大
5．将一个质量为1kg的小球竖直向上抛出，最终落回抛出点，运动过程中所受阻力大小恒定，方向与运动方向相反．该过程的v-t图象如图所示，g取10m/s2．下列说法中正确的是（　　）
A．小球上升与下落所用时间之比为2：3
B．小球回落到抛出点的速度大小为8$\sqrt{6}$m/s
C．小球下落过程，受到向上的空气阻力，处于超重状态
D．小球重力和阻力之比为5：1

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