利用如图1所示装置可以做力学中的许多实验①以下说法正确的是AC．A．利用此装置“研究匀变速直线运动时.无须消除小车和木板间的摩擦阻力的影响B．利用此装置探究“小车的加速度与质量的关系时.只须画出的a-M关系图象.就可确定加速度与质量的关系C．利用此装置探究“功与速度变化的关系时.应将木板带打点计时器的一端� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

12．利用如图1所示装置可以做力学中的许多实验

①以下说法正确的是AC．
A．利用此装置“研究匀变速直线运动”时，无须消除小车和木板间的摩擦阻力的影响
B．利用此装置探究“小车的加速度与质量的关系”时，只须画出的a-M关系图象，就可确定加速度与质量的关系
C．利用此装置探究“功与速度变化的关系”时，应将木板带打点计时器的一端适当垫高，这样做的目的是利用小车重力沿斜面分力补偿小车运动中所受阻力的影响
D．利用此装置“验证机械能守恒定律”时，必须使钩码质量远小于小车及砝码的总质量，否则会产生较大的系统误差
②在利用此装置“探究加速度与质量的关系”时，若以小车上放置的砝码的总质量m₀为横坐标，以加速度的倒数$\frac{1}{a}$为纵坐标，在坐标纸上做出$\frac{1}{a}$-m₀关系图线，图2为按照正确的实验步骤所得实验图线的示意图，所有物理量均采用国际单位，已知图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿定律成立，则小车受到的拉力为$\frac{1}{k}$，小车的质量为$\frac{b}{k}$．

分析（1）利用图示小车纸带装置可以完成很多实验，在研究匀变速直线运动时不需要平衡摩擦力，在探究“小车的加速度与质量的关系”和探究“功与速度变化的关系”实验时，需要平衡摩擦力；
（2）由a=$\frac{F}{m}$得：$\frac{1}{a}$=$\frac{m}{F}$，故成线性关系，且斜率为$\frac{1}{F}$，设小车质量为M，则由牛顿第二定律写出$\frac{1}{a}$与小车上砝码质量m+M的表达式，然后结合斜率与截距概念求解即可．

解答解：（1）A、此装置可以用来研究匀变速直线运动，不需要平衡摩擦力，即无须消除小车和木板间的摩擦阻力的影响，所以A正确．
B、曲线的种类有双曲线、抛物线、三角函数曲线等多种，所以若a-M图象是曲线，不能断定曲线是双曲线，即不能断定加速度与质量成反比，应画出a-$\frac{1}{M}$图象，故B错误．
C、探究“功与速度变化的关系”实验时，需要平衡摩擦力，方法是将木板带打点计时器的一端适当垫高，这样做的目的是利用小车重力沿斜面分力补偿小车运动中所受阻力的影响，从而小车受到的合力即为绳子的拉力，故C正确；
D、该装置中小车所受的合力不是重力，所以机械能不守恒，不可以用该装置验证机械能守恒定律，故D错误．
故选：AC
（2）设小车质量为M，小车受到外力为F，由牛顿第二定律有F=（m+M）a；
所以$\frac{1}{a}=\frac{m}{F}+\frac{M}{F}$，
所以$\frac{1}{a}$-m图象的斜率为$\frac{1}{F}$，故F=$\frac{1}{k}$，
纵轴截距为b=$\frac{M}{F}$=kM，
所以，M=$\frac{b}{k}$
故答案为：（1）AC；（2）$\frac{1}{k}$；$\frac{b}{k}$

点评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，尤其是理解平衡摩擦力的操作和要求的含义．遇到涉及图象的问题时，要先根据物理规律写出关于纵轴与横轴的函数表达式，再根据斜率和截距的概念求解即可．

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2．

据报道，一颗来自太阳系外的彗星于2014年10月20日擦火星而过．如图所示，设火星绕太阳在圆轨道上运动，运动半径为r，周期为T．该彗星在穿过太阳系时由于受到太阳的引力，轨道发生弯曲，彗星与火星在圆轨道的A点“擦肩而过”．已知万有引力恒量G，则（　　）

	A．	可计算出彗星的质量
	B．	可计算出彗星经过A点时受到的引力
	C．	可计算出彗星经过A点的速度大小
	D．	可确定彗星在A点的速度大于火星绕太阳的速度

3．在测量未知电阻Rx阻值的实验中，可供选择的器材有：
待测电阻R_x（阻值约300Ω）；
电流表A₁（量程20mA，内阻约50Ω）；
电流表A₂（量程50mA，内阻约10Ω）；
电阻箱R（0一999.9Ω）；
滑动变阻器R₁（20Ω，2A）；
滑动变阻器R₂（1 750Ω，0.3A）；
电源E（电动势6.0V，内阻不计）；
开关S及导线若干．

某同学采用如下方案进行测量：
a．按图甲连好电路，调节滑片P和R的阻值，使电流表指针指在合适位置，记下此时A₁示数I₁、A₂示数I₂和电阻箱阻值R₀；
b．将电流表A₁改接到另一支路（如图乙），保持电阻箱阻值R₀不变，调节P，使A₂示数仍为I₂，记下此时A₁示数I₁'；
c．计算得到Rx的阻值．
（1）该同学按图甲连成如图丙所示的电路，请指出第6条导线连接错误（填图丙中表示导线的数字）．
（2）正确连线后，闭合S，将P从左向右滑动，发现开始时A₂示数变化不大，当临近最右端时示数变化明显，这是选择了滑动变阻器R₂造成的（填“R₁”或“R₂”）．
（3）待测电阻Rx=$\frac{（{I}_{2}-{I}_{1}）{R}_{0}}{{I}_{1}}$（用I₁、I₂、R₀和I₁′的某些量表示）；针对该实验方案，下列说法正确的是B（填选项前的字母）．
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20．假设地球是一半径为R、质量分布均匀的球体．已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零，对壳外物体的引力等于将所有质量全部集中在球心的质点对球外物体的引力．现以地心为原点O建立一维直线坐标系，用r表示坐标系上某点到地心的距离，则该直线上各点的重力加速度g随r变化的图象正确的是（　　）

7．下列关于近代物理知识的描述中，正确的是（　　）

	A．	若用蓝色光照射某金属表面时有电子逸出，则改用紫光照射也一定会有电子逸出
	B．	处于n=3能级状态的某个氢原子自发跃迁时，能发出3种频率的光子
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17．

如图所示，甲、乙两个质量相同、带等量异种电荷的带电粒子，以不同的速率经小孔P垂直磁场边界MN，进入方向垂直纸面向外的匀强磁场中，在磁场中做匀速圆周运动，并垂直磁场边界MN射出磁场，半圆轨迹如图中虚线所示．不计重力空气阻力，则下列说法中正确的是（　　）

	A．	甲带负电荷，乙带正电荷
	B．	洛伦兹力对甲乙不做正功
	C．	甲的速率大于乙的速率
	D．	甲在磁场中运动的时间大于乙在磁场中运动的时间

4．

我国月球探测活动的第一步“绕月”工程和第二步“落月”工程已按计划在2013年以前顺利完成．假设月球半径为R，月球表面的重力加速度为g₀，飞船沿距月球表面高度为3R的圆形轨道Ⅰ运动，到达轨道的A点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的近月点B时再次点火进入月球近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动，下列判断正确的是（　　）

	A．	飞船从A到B运行的过程中机械能增大
	B．	飞船在A点处点火变轨时，动能增大
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1．

如图为光电管工作原理示意图，阴极材料的逸出功为W，入射光的光子能量为hv，能发生光电效应，则（　　）

	A．	hv＜W
	B．	光电子在管内运动过程中电势能减小
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5．

某兴趣小组用实验室的手摇发电机和理想变压器给一个灯泡供电，电路如图，当线圈以较大的转速n匀速转动时，电压表示数是U₁，额定电压为U₂的灯泡正常发光，灯泡正常发光时电功率为P，手摇发电机的线圈电阻是r，则有（　　）

	A．	电流表的示数是$\frac{P}{{U}_{1}}$
	B．	变压器原副线圈的匝数比是U₂：U₁
	C．	变压器输入电压的瞬时值μ=U₂sin2πnt
	D．	手摇发电机线圈中产生的电动势最大值是E_m=$\sqrt{2}$（U₁+$\frac{Pr}{{U}_{1}}$）

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