题目内容
20．某同学采用如图1所示的装置探究“物体质量一定时，其加速度与所受合外力的关系”．（1）该同学是采用v-t图象来求加速度的．图2是实验中打出的一条纸带的一部分，纸带上标出了连续的3个计数点，依次为B、C、D，相邻计数点之间还有4个点没有画出．打点计时器接在频率为50Hz的交变电源上．打点计时器打C点时，小车的速度为0.44m/s．（结果保留两位有效数字）
（2）其余各点的速度都标在了v-t坐标系中，如图甲所示．t=0.1s时，打点计时器恰好打B点．请你将（1）中所得结果标在图甲所示坐标系中（其他点已标出），并作出小车运动的v-t图线；利用图线求出小车此次运动的加速度a=0.98m/s2．（结果保留两位有效数字）
（3）该同学最终所得小车运动的a-F图线如图乙所示，从图中我们可以看出图线是一条过原点的直线．根据该图线可以确定下列判断中错误的是B．
A．本实验中小车的质量一定时，其加速度与所受合外力成正比
B．小车的加速度可能大于重力加速度g
C．可以确定小车的质量约为0.50kg
D．实验中配重的质量m远小于小车的质量M．
分析 （1）在匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，据此可求出C点的瞬时速度大小．
（2）在匀变速直线运动中，v=v0+at，故v-t图象应为线性关系，连线求出图线的斜率即为加速度．
（3）由原理F=Ma结合图象可分析：F与a的关系，斜率的意义即可．
解答 解：（1）中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度：
${v}_{C}=\frac{{x}_{BD}}{2T}=\frac{0.1330-0.0450}{0.2}=0.44m/s$，
（2）根据描点法作出图象，如图所示：
图象的斜率表示加速度，则a=$\frac{0.6-0.21}{0.4}=0.98m/{s}^{2}$，
（3）A、由图线可得：F与a成正比，小车的质量一定时，其加速度与所受合外力成正比，故A正确．
B、小车的加速度：a=$\frac{mg}{M+m}$，所以加速度不可能大于g，故B错误．
C、图线的斜率k=$\frac{1}{M}=\frac{0.2}{0.1}$=2，所以：M=0.5kg，故C正确．
D、因为图线是过原点的直线，故满足配重的质量m远小于小车的质量M，故D正确．
本题选错误的
故选：B
答案：（1）0.44； （2）如图所示；0.98；（3）B．
点评 对该实验要明确实验原理，在此基础上对器材的选择，误差分析，注意事项等问题进行分析会起到事半功倍的效果，难度适中．
练习册系列答案
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5．
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如图所示，轻质弹簧一端固定在水平面上，另一端放置一质量m=lkg的小球，小球此时处于静止状态，现用竖直向上的拉力F作用在小球上，使小球开始向上做匀加速直线运动，经0.2s弹簧刚好恢复到原长，此时小球的速度为1m/s，整个过程弹簧始终在弹性限度内，g取10m/s2．下列说法正确的是（ ）| A． | 在0～0.2s内，拉力的最大功率为15W | |
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12．
如图所示为A、B两部分理想气体的V-t图象，已知该两部分气体是质量相同的同种气体，则下列说法正确的是（ ）
如图所示为A、B两部分理想气体的V-t图象，已知该两部分气体是质量相同的同种气体，则下列说法正确的是（ ）| A． | 当t=273℃时，气体的体积A比B大0.2 m3 | |
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