某实验小组在“探究加速度与物体受力的关系实验中.设计出如下实验方案.实验装置如图甲所示．已知小车质量M.砝码盘质量m0.长木板上固定两个光电门A.B.其实验步骤是:A．按图甲所示安装好实验装置,B．挂上细绳和砝码盘.调节长木板的倾角.轻推小车后.使小车能沿长木板向下做匀速运动,C．取下细绳和砝码盘.记下砝码盘中砝码的质量m,D．� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

18．某实验小组在“探究加速度与物体受力的关系”实验中，设计出如下实验方案，实验装置如图甲所示．已知小车（含遮光条））质量M，砝码盘质量m₀，长木板上固定两个光电门A、B，其实验步骤是：

A．按图甲所示安装好实验装置；
B．挂上细绳和砝码盘（含砝码），调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下做匀速运动；
C．取下细绳和砝码盘，记下砝码盘中砝码的质量m；
D．将小车置于长木板上由静止释放，让小车在木板上运动，并先后经过AB两个光电门
E．重新挂上细绳和砝码盘，改变砝码盘中砝码的质量，重复B-D步骤，求得小车在不同合外力F作用下的加速度．
回答下列问题：
（1）按上述方案做实验，是否要求砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量？否（填“是”或“否”）．
（2）如图乙，遮光条的宽度为5.45mm．若遮光条宽度为d，经过光电门A、B时遮光时间分别为t₁、t₂，光电门A、B中心之间的距离为L，砝码盘中砝码的质量为m，重力加速度为g，则小车的加速度为$\frac{（\frac{d}{{t}_{2}^{\;}}）_{\;}^{2}-（\frac{d}{{t}_{1}^{\;}}）_{\;}^{2}}{2L}$，小车受到的合外力为$（{m}_{0}^{\;}+m）g$（用题目给定的物理量符号表示）
（3）某同学将有关测量数据填入他所设计的表格中，他根据表中的数据画出a-F图象（如图丙）．造成图线不过坐标原点的一条最主要原因是：在计算小车所受的合外力时未计入砝码盘的重力．

分析（1）根据小车做匀变速运动列出方程，对合外力进行分析即可求解；
（2）游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数，不需估读．由于遮光条通过光电门的时间极短，可以用平均速度表示瞬时速度．根据匀变速直线运动的速度位移公式求出滑块的加速度．
（3）由图象可知，当外力为零时，物体有加速度，通过对小车受力分析即可求解．

解答解：（1）当小车匀速下滑时有：
Mgsinθ=f+（m+m₀）g，M为小车的质量，m₀为砝码盘的质量，
当取下细绳和砝码盘后，放开小车做匀加速运动，由于重力沿斜面向下的分力Mgsinθ和摩擦力f不变，
因此其合外力为F=Mgsinθ-f=（m+m₀）g，
由此可知该实验中不需要砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量．
（2）游标卡尺的主尺读数为5mm，游标读数为0.1×8mm=0.8mm，所以最终读数为5.8mm．
滑块经过光电门1时的瞬时速度的表达式v₁=$\frac{d}{{t}_{1}^{\;}}$，滑块经过光电门2时的瞬时速度的表达式v₂=$\frac{d}{{t}_{2}^{\;}}$，
根据${v}_{2}^{2}-{v}_{1}^{2}=2aL$
解得：a=$\frac{（\frac{d}{{t}_{2}^{\;}}）_{\;}^{2}-（\frac{d}{{t}_{1}^{\;}}）_{\;}^{2}}{2L}$
小车受到的合外力等于盘和砝码的总重力$（{m}_{0}^{\;}+m）g$
（3）由图象可知，当外力为零时，物体有加速度，这说明在计算小车所受的合外力时未计入砝码盘的重力
故答案为：（1）否（2）5.45； $\frac{（\frac{d}{{t}_{2}^{\;}}）_{\;}^{2}-（\frac{d}{{t}_{1}^{\;}}）_{\;}^{2}}{2L}$；（m₀+m）g （3）在计算小车所受的合外力时未计入砝码盘的重力

点评解答实验问题的关键是正确理解实验原理，加强基本物理知识在实验中的应用，同时不断提高应用数学知识解答物理问题的能力．

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9．在如图所示的电路中，电源内阻不能忽略，当移动滑动变阻器滑片时，电流表示数变大，则（　　）

	A．	电源的总功率不一定增大		B．	电源的输出功率一定增大
	C．	电源内部消耗的功率一定减小		D．	电源的效率一定减小

6．

如图所示，为某电场中的一条电场线，在a点静止地放一个带正电粒子（所受重力不能忽略），到达b点时速度恰好为零，则（　　）

	A．	该粒子从a→b做变加速运动		B．	电场线的方向一定竖直向上
	C．	a点场强有可能比b点大		D．	该电场可能是负的点电荷的电场

13．起重机用轻绳以恒定的功率P使质量为m的物体从静止开始竖直向上运动，经过一段时间t达到最大速度v，不计空气阻力，则在t这段时间内（　　）