题目内容

20．如图1所示是某同学探究加速度与力、质量的关系所用实验装置，已接通电源正要释放纸带．请回答下列问题．（所用打点计时器为电磁打点计时器）

（1）请你指出该同学的三处错误
（1）该实验中电磁打点计时器是利用4～6V的交流电源，电火花计时器是利用220V交流电源；不是直流电源；（2）应该调整滑轮使拉线水平；（3）在本实验中我们认为绳子的拉力等于物体所受的合外力，故在实验前要首先平衡摩擦力
（2）在实验中研究小车加速度a与小车的质量M的关系时，由于没有注意始终满足M远大于m的条件（M为小车质量，m为砝码与桶质量之和），结果得到的图象应是图中的D 
（3）如图1所示是正确安装实验装置后某次实验中得到的一条纸带，其中A、B、C、D、E是计数点，相邻计数点间的时间间隔为T，距离如图2所示，该同学计算小车加速度的表达式为$\frac{{L}_{4}-2{L}_{2}}{4{T}^{2}}$．

分析 （1）打点计时器使用的是交流电源，而干电池是直流电源．接通电源前，小车应紧靠打点计时器，而在该图中小车初始位置离打点计时器太远．
（2）设绳子上拉力为F，对小车根据牛顿第二定律有：F=Ma，对砂桶和砂有：mg-F=ma，由此解得：F=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，由此可知当M＞＞时，砂和砂桶的重力等于绳子的拉力，据此根据该实验实验误差产生的原因即可正确解答．
（3）根据相邻相等时间内位移之差等于常数即可求得加速度

解答 解：（1）（1）该实验中电磁打点计时器是利用4～6V的交流电源，电火花计时器是利用220V交流电源；不是直流电源．
（2）应该调整滑轮使拉线水平；
（3）在本实验中我们认为绳子的拉力等于物体所受的合外力，故在实验前要首先平衡摩擦力．
（2）随着$\frac{1}{M}$增大，小车质量在减小，因此小车质量不再满足远大于砂和小砂桶的质量，加速度不可能一直均匀增大，加速度的增大幅度将逐渐减小，最后趋近与定值g，故ABC错误，D正确．
（3）根据相邻相等时间内位移之差等于常数即可求得
$（{L}_{4}-{L}_{2}）-{L}_{2}=4a{T}^{2}$
解得$a=\frac{{L}_{4}-2{L}_{2}}{4{T}^{2}}$
故答案为：：（1）（1）该实验中电磁打点计时器是利用4～6V的交流电源，电火花计时器是利用220V交流电源；不是直流电源．
（2）应该调整滑轮使拉线水平；
（3）在本实验中我们认为绳子的拉力等于物体所受的合外力，故在实验前要首先平衡摩擦力
（2）D
（3）$\frac{{L}_{4}-2{L}_{2}}{4{T}^{2}}$；

点评 会根据实验原理分析为什么要平衡摩擦力和让小车的质量M远远大于小桶（及砝码）的质量m，且会根据原理分析实验误差

练习册系列答案
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10．在物理学的发展过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步．下列表述符合物理学史实的是（　　）
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8．做功总是伴随着能量的转移和转化，如合外力做功等于物体动能的变化，重力做负功时，重力势能增加（填“增加”或“减小”），汽车刹车后摩擦力做功把汽车动能转化为内能．
15．三根平行的长直导体棒分别过正三角形ABC的三个顶点，并与该三角形所在平面垂直，各导体棒中均通有大小相同的电流，方向如图所示，则三角形的中心O处的各磁场方向为（　　）
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5．某金属在一束频率为v1的光照射下，恰能发生光电效应．改用另一束强度相同、频率为v2（v2＞v1）的光照射时．则（　　）
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B．逸出的光电子初动能增加，光电子数减少
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12．2014年11月15日在第十批护航队统一组织指挥下，包括国中香港商船“紫荆花号”在内的6艘被护航船舶组成双纵队，中国海军4艘舰艇分列左右，按既定航线航行．此次护航采用伴随护航的方式进行，航程约590海里，在21日上午抵达维护点，若所有船只航行速度相同，则下列说法正确的是（　　）
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D．根据题中数据可求出此次航行过程中的平均速度
9．在研究机械能守恒定律时，将小球从距光滑斜轨底面^高处释放，使其沿竖直的光滑圆轨道（半径为R）的内侧运动，如图所示．
①若h=2R，小球不能通过圆形轨道最高点（选填“可能”或“不能”）；
②选取合适的高度h．使小球能通过圆形轨道最高点．此时若仅增大小球质量，则小球能通过圆形轨道最高点（选填“能”、“不能”或“不一定能”）；
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3．如图是伽利略研究自由落体运动所做实验的示意图，让小球由倾角为θ的光滑斜面由静止滑下，在不同的条件下进行多次实验，下列叙述正确是（　　）
A．θ角越大，小球对斜面的压力越小
B．θ角越大，小球运动的加速度越大
C．小球从顶端运动到底端所需时间相同，与θ角大小无关
D．θ角一定，质量不同的小球运动的加速度也不同

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