题目内容

14．某同学验证物体质量一定时加速度与合力的关系，实验装置如图1所示，主要思路是，通过改变悬挂砂桶中细砂的质量，改变小车所受拉力，并测得小车的加速度，将每组数据在坐标纸上描点、连线．观察图线特点，得出实验结论．

（1）下列叙述正确的是BD．
A．为减小误差，实验中一定要保证细砂和砂桶的质量m远大于小车的质量M．
B．将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力
C．小车靠近打点计时器．先释放小车，再接通电源
D．改变砂桶中细砂的质量，多打出几条纸带
（2）该同学通过实验达到如图2所示的a-F图象，造成这一结果的原因是：在平衡摩擦力时长木板的倾角过大，图中a0表示的是未挂砂桶时小车的加速度（选填“悬挂砂桶”或“未悬挂砂桶”）．
（3）该同学得到如图3所示的纸带．已知打点计时器电源频率为50Hz，A、B、C、D是在纸带上选取的4个连续的计数点（每两个计数点间有4个点未画出），△S=SCD-SAB=1.60cm．请用△S的值计算出小车的加速度a=0.80m/s2（保留两位有效数字）．

分析 （1）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；
（2）考查实验时平衡摩擦力时出现的误差问题，不是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，就是平衡摩擦力时过大．从图上分析两图各是什么原因即可．
（3）依据逐差法可得小车加速度．

解答 解：（1）A、为减小误差，实验中一定要保证细砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M，故A错误；
B、为了使绳子的拉力等于小车受到的合外力，故需要将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力，故B正确；
C、打点计时器运用时，都是先接通电源，待打点稳定后再释放纸带，故C错误；
D、改变砂和砂桶质量，即改变拉力的大小，打出几条纸带，研究加速度随F变化关系，故D正确；
故选：BD．
（2）根据图象（b）可知，当没有悬挂砂桶时，小车已经产生加速度，由此可知在操作个过程中，平衡摩擦力过度即长木板的倾角过大，图中a0表示的是未挂砂桶时小车的加速度大小．
（3）每两个计数点间有4个点未画出，则两个计数点的时间间隔T=0.1s，
根据图3可知：△S=SCD-SAB=2.80-1.20=1.60cm
根据SCD-SAB=2aT2得：a=$\frac{0.016}{0.02}=0.80m/{s}^{2}$．
故答案为：（1）BD；（2）长木板的倾角过大，未挂砂桶；（3）1.60，0.80

点评 在“验证牛顿第二定律”的实验用控制变量法，本实验只有在满足平衡摩擦力和小车质量远大于钩码质量的双重条件下，才能用钩码重力代替小车所受的合力．

练习册系列答案
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11．对下列物理公式理解正确的是（　　）
A．电阻的定义式R=$\frac{U}{I}$，反映导体的电阻R与电压U成正比，与电流I成反比
B．电阻定律R=ρ$\frac{L}{S}$，反映导体的电阻R与导体长度L成正比，与导体横截面积S成反比，与导体的电阻率ρ成正比
C．闭合电路的欧姆定律I=$\frac{E}{R+r}$，对纯电阻电路和非纯电阻电路都适用
D．闭合电路中E=U外+U内，表明闭合电路中电动势等于内外电路电势降落之和
2．理想气体是一种简单的气体模型，从微观角度而言，该模型（　　）
A．只考虑气体分子间的引力作用
B．只考虑气体分子间的斥力作用
C．既考虑气体分子间的引力又考虑斥力作用
D．除碰撞瞬间，忽略气体分子间的相互作用
9．（1）图甲（a）是一个能够显示平抛运动及其特点的演示实验，用小锤敲击弹性金属片，小球A就沿水平方向飞出，做平抛运动；同时小球B被松开，做自由落体运动．图甲（b）是该装置某次实验的高速数码连拍照片，该高速数码相机每秒钟能拍摄20次，这样在同一张照相底片上能同时显示A、B球的运动轨迹，图中背景方格为边长l=0.049m的正方形．图甲（b）清晰地记录了A、B球的初始位置及随后运动的数个位置，由该数码连拍照片分析可知，A球在竖直方向的分运动是自由落体；在水平方向的初速度大小为0.98m/s．（结果保留到小数点后两位）

（2）现在重新设计该实验，如图乙所示，点光源位于S点，紧靠着点光源的正前方有一个小球A，光照射A球时在竖直屏幕上形成影子P．现打开高速数码相机，同时将小球向着垂直于屏幕的方向水平抛出，小球的影像P在屏幕上移动情况即被数码相机用连拍功能拍摄下来，该高速数码相机每秒钟能拍摄20次，则小球的影像P在屏幕上移动情况应当是图丙中的（d）选填【“（c）”或“（d）”】．
（3）已知图乙中点光源S与屏幕间的垂直距离L=0.6m，根据图丙中的相关数据，可知小球A水平抛出的初速度为1.47m/s．（g=9.8m/s2，结果保留到小数点后两位）
19．甲、乙两同学利用不同的实验装置，探究平抛运动的规律．
（1）甲同学的实验装置如图甲所示，用小锤打击弹性金属片，A球沿水平方向抛出，同时B球被松开，自由下落，观察到两球同时落地．这说明A球在竖直方向上是自由落体运动．
（2）乙同学的实验装置如图乙所示，为了使小球从斜槽上滚下后做平抛运动，斜槽轨道末端应保持水平．该同学通过实验画出小球的平抛运动轨迹，O点为抛出点，A点为轨迹上的一点，测得O、A两点间竖直高度差为5.0cm，水平距离为15.0cm，则小球平抛的初速度大小为1.5m/s．（重力加速度g取10m/s2）
6．图（a）是一个能够显示平抛运动及其特点的演示实验，用小锤敲击弹性金属片，小球A就沿水平方向飞出，做平抛运动；同时小球B被松开，做自由落体运动．图（b）是该装置某次实验的高速数码连拍照片，该高速数码相机每秒钟能拍摄20次，这样在同一张照相底片上能同时显示A、B球的运动轨迹，图中背景方格为边长l=0.049m的正方形．图（b）清晰地记录了A、B球的初始位置及随后运动的数个位置，由该数码连拍照片分析可知，A球在竖直方向的分运动是自由落体运动；在水平方向的初速度大小为0.98m/s．
3．如图所示，平行板电容器的两极板A、B接于电源两极，两极板竖直、平行正对．一带正电小球悬挂在电容器内部，闭合电键S，电容器充电，悬线偏离竖直方向的夹角为θ，则下列说法正确的是（　　）
A．保持电键S闭合，A板带正电
B．保持电键D闭合，将A板向B板靠近，则θ不变
C．保持电键S闭合，将变阻器R的滑动触头向右滑动到某一位置时，θ不变
D．电键S断开，A板向B板靠近，则θ不变
4．关于电场和磁场，下列说法正确的是（　　）
A．电场中某点的电势高，则试探电荷在该点的电势能一定大
B．电场强度是由电场本身决定的，与放入电场中的试探电荷无关
C．磁场中某点磁感应强度大，则电流元在该处受的安培力一定大
D．磁感应强度是矢量，方向由放入磁场中的电流元来决定

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