题目内容

18．在《探究加速度与力、质量的关系》实验中采用如图1示数的装置．

（1）本实验应用的实验方法是C
A．假设法    B．理想实验法     C．控制变量法    D．等效替代法
（2）下列说法中正确的是BD
A．平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码用细线通过定滑轮系在小车上
B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力
C．实验时，应先放开小车，再接通打点计时器电源
D．在每次实验中，如果认为绳子对小车的拉力等于盘及盘中的砝码的总重力，应使小车和砝码的质量远大于盘及盘中的砝码的总质量
（3）如图2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间的距离分别为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=2.40m/s2，打纸带上E点时小车的瞬时速度大小vE=0.99m/s．（结果均保留两位小数）．
（4）某同学测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示：（小车质量m保持不变）
F/N0.200.300.400.500.60
a/m•s-20.300.400.480.600.72
请根据表中的数据在如图3所示的坐标图上作出a-F图象；

（5）图象不过原点的原因可能是平衡摩擦过度或木板一端垫得过高．

分析 （1）由于该实验涉及的物理量较多，因此该实验采用的是控制变量法研究加速度、质量、合力三者之间的关系；
（2）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；
（3）根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上E点时小车的瞬时速度大小；
（4）根据描点法作出图象；
（5）实验时应平衡摩擦力，没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，a-F图象在F轴上有截距；平衡摩擦力过度，在a-F图象的a轴上有截距．

解答 解：（1）该实验是探究加速度与力、质量的三者关系，研究三者关系必须运用控制变量法，故C正确．
故选：C．
（2）A、平衡摩擦力时，应将绳从小车上拿去，轻轻推动小车，是小车沿木板运动，通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动．故A错误．
B、每次改变小车的质量时，小车的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力．故B正确．
C、实验时，应先放开小车，再接通打点计时器电源，由于小车运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于数据的采集和处理．故C错误．
D、在每次实验中，如果认为绳子对小车的拉力等于盘及盘中的砝码的总重力，应使小车和砝码的质量远大于盘及盘中的砝码的总质量．故D正确．
故选：BD
（3）根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可得：
设A到B之间的距离为x1，以后各段分别为x2、x3、x4、x5、x6，
根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小，得：
x4-x1=3a1T2 
x5-x2=3a2T2 
x6-x3=3a3T2 
为了更加准确的求解加速度，我们对三个加速度取平均值，
a=$\frac{1}{3}$（a1+a2+a3）代入实验数据解得：a=2.40m/s2，
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上E点时小车的瞬时速度大小．
vE=$\frac{{x}_{DF}}{2T}=\frac{0.0867+0.1108}{0.2}=0.99m/s$；
（4）根据描点法作出图象，如图所示：
（5）由图象可知，a-F图象在a轴上有截距，这是由于平衡摩擦力过度或木板一端垫得过高造成的．
故答案为：（1）C；（2）BD；（3）2.40，0.99；（4）如图所示；（5）平衡摩擦过度或木板一端垫得过高

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，同时加强基础物理知识在实验中的应用，加强解决实验问题的能力．

练习册系列答案
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8．以下说法正确的是：（　　）
A．磁感应强度的单位是韦伯
B．安培最早发现了通电导线周围存在磁场
C．奥斯特提出了分子电流假说
D．法拉第通过实验研究，总结出了电磁感应定律
9．当光从真空进入任一介质时，入射角的正弦 与折射角的正弦的比值n，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率，即n=$\frac{sini}{sinr}$（定义式）．
6．正在水平匀速飞行的飞机，每隔1秒钟释放一个小球，先后共释放5个．不计阻力则（　　）
A．这5个球在空中排成一条直线
B．这5个球在空中处在同一抛物线上
C．在空中，第1、2两球间的距离保持不变
D．相邻两球的落地点间距离逐渐增大
13．某同学设计了如图甲所示的装置来验证“加速度与力的关系”，把打点计时器固定在长木板上，纸带穿过打点计时器连在小车的左端，小车放在长木板上，小车的右侧拴有一细线，细线跨过固定在木板末端边缘的定滑轮与一重物相连，在重物的牵引下，小车在木板上加速运动．

（1）为使重物的重力做为小车所受合力的大小，以下说法正确的是AD（填选项前的字母）
A．重物的质量应远小于小车的质量
B．重物的质量应远大于小车的质量
C．平衡摩擦力时，重物应与小车相连但要取下纸带
D．平衡摩擦力时，纸带应穿过打点计时器连在小车上但要取下重物
（2）图乙是某同学在此实验中获得的一条纸带，其中两相邻计数点有四个点未画出（两相邻计数点间的时间间隔为0.1s）．（计算结果保留三位有效数字）则：
①计时器打下第4个计数点时小车的速度v=0.273m/s；
②小车运动的加速度a=0.390m/s2．
（3）平衡摩擦力后，保持小车总质量一定，改变重物的质量，测出数据，并算出相应的加速度，用描点法将数据描在图丙中，请在图丙中做出a-F图象．
3．如图所示，完全相同的甲、乙两个通电圆环同轴平行放置，通有大小相等，方向相同的电流，甲的圆心为O1，乙的圆心为O2，在O1、O2两圆环圆心的连线上有a、b、c三点，其中aO1=O1b=bO2=O2c，已知a点的磁感应强度大小为B，b点的磁感应强度大小为B0，则通电圆环甲在c点的磁感应强度大小为（　　）
A．B0-BB．B-$\frac{B_0}{2}$C．B0-$\frac{B}{2}$D．$\frac{B}{3}$
10．某同学到实验室做“测电源电动势和内阻”的实验时，发现实验台上有以下器材：
待测电源（电动势约为4V，内阻约为2Ω）
一个阻值未知的电阻R0 （阻值约为5Ω）
两个电压表（内阻很大，有5V、15V两个量程）
电流表（内阻约为1Ω，量程500mA）
滑动变阻器A（0～20Ω，3A）
滑动变阻器B（0～200Ω，0.2A）
开关一个，导线若干
该同学想在完成学生实验“测电源电动势和内阻”的同时测出定值电阻R0的阻值，设计了如图所示的电路．实验时他用U1、U2、I分别表示电表V1、V2、A的读数．在将滑动变阻器的滑片移动到不同位置时，记录了U1、U2、I的一系列值，其后他在两张坐标纸上各作了一条图线来处理实验数据，并计算了电源电动势、内阻以及定值电阻R0的阻值．根据题中所给信息解答下列问题：
（1）在电压表V1接入电路时应选择的量程是5V，滑动变阻器应选择A；（填代号“A”或“B”）
（2）在坐标纸上作图线时，用来计算电源电动势的内阻的图线的横坐标轴、纵坐标轴分别应该用U1、I 表示；用来计算定值电阻R0的图线的横坐标轴、纵坐标轴分别应该用U1-U2、I表示；（填“U1、U2、I”或由它们组成算式）
（3）若实验中的所有操作和数据处理均无错误，实验中测得的定值电阻R0的值大于真实值．（选填“大于”“小于”或“等于”）
7．一滑块从长为L的斜面顶端由静止开始匀加速下滑，滑块通过最初$\frac{L}{4}$所需时间为t，则滑块从斜面顶端到底端所用时间为（　　）
A．2 tB．$\sqrt{2}$tC．$\sqrt{5}$tD．4 t
8．如图所示，MN、PQ为间距L=0.5m足够长的光滑平行导轨，NQ⊥MN，导轨的电阻均不计．导轨平面与水平面间的夹角θ=30°，NQ间连接有一个R=3Ω的电阻．一匀强磁场垂直于导轨平面且方向向上，磁感应强度为B0=1T．将一根质量为m=0.05kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上，且与导轨接触良好．现由静止释放金属棒，当金属棒滑行至cd处时达到稳定速度v=4m/s，已知在此过程中通过金属棒截面的电量q=0.5C．设金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行．（取g=10m/s2．求：
（1）金属棒上的电阻r；
（2）cd离NQ的距离s
（3）金属棒滑行至cd处的过程中，电阻R上产生的热量．

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