题目内容

2．在“探究滑块速度随时间变化的规律”实验中，某研究性学习小组在一端装有定滑轮的长木板的中段粘上均匀的薄砂纸，砂面朝上，还选用了质量为100g的长方体木块、一段较长的棉绳、一盒钩码（单个质量为50g）、电磁打点计时器、纸带、复写纸、学生电源和导线若干，实验装置如图甲所示，实验时在小车上加载四个钩码，在棉绳的右端悬挂三个钩码，接通电源，释放小车，成功打出了一条纸带，纸带的局部如图乙，大部分点的时刻和速度的对应关系已经描绘在图丙里．

（1）根据图乙，请计算0.20s时刻点的瞬时速度，填入表中．
时刻（s）0.200.240.280.320.36
速度（m/s）0.660.750.870.931.01
（2）根据上述表格中的五组数据，请在图丙中描绘出对应的五个点，再根据图中所有的点，描绘出最能反映出木块运动性质的v-t图象．

（3）根据上述图象，请说明滑块的运动性质：滑块先做匀加速运动，接着做匀速运动，最后再做匀加速运动
（4）在实验结束后，同学们对实验进行了反思：A同学认为本实验有必要在左端垫上小垫块以平衡摩擦力，B同学认为没有必要，你认为B的观点正确； C同学认为本实验中三个钩码质量太大，有必要换质量更小的配重，以满足“重物质量m远小于滑块质量M”这一条件，D同学认为没有必要，你认为D的观点正确；同学们都认为可以由实验数据粗略计算出木块与砂纸之间的动摩擦因数，其值为0.50（保留两位有效数字）．

分析 （1）根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出0.02s时刻的瞬时速度．
（2、3）作出滑块的v-t图线．根据图线得出滑块的运动规律．
（4）该实验不需要平衡摩擦力，不需要满足重物质量m远小于滑块质量M．抓住滑块做匀速直线运动，结合共点力平衡求出动摩擦因数的大小．

解答 解：（1、2）0.02s时刻的瞬时速度为：
v=$\frac{0.1420-0.1148}{0.04}$=0.68m/s．
作出的速度时间图线如图所示：．
（3）由图线可知，滑块先做匀加速运动，接着做匀速运动，最后再做匀加速运动．
（4）本实验探究滑块速度随时间的变化规律，不需要平衡摩擦力，所以B的观点正确，实验中不需要满足m远小于滑块点的质量，所以D的观点正确．
根据中段滑块做匀速直线运动，根据共点力平衡得，mg=μMg，m=150g=0.150kg，M=300g=0.300kg，
解得：μ=0.50．
故答案为：（1）0.68（0.65～0.70均给分）；（2）如上图所示；（3）滑块先做匀加速运动，接着做匀速运动，最后再做匀加速运动；（4）B，D，0.50．

点评 本题取材于教材必修一之《实验：探究小车速度随时间变化的规律》，但本题将长木板的中段贴上砂纸，改变摩擦力，使得木块的运动分成三段，进而考察学生的实验分析能力、设计能力、处理数据能力和归因分析能力，解决本题的关键知道某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，会结合滑块的图线分析滑块的运动规律，基础题．

练习册系列答案
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4．下列说法中正确的有（　　）
A．自然界中能量虽然是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要节约能源
B．第二类永动机和第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律
C．若气体的温度随时间不断升高，其压强也一定不断增大
D．浸润和不浸润现象都是分子力作用的表现
E．液晶是一种特殊物质，它既具有液体的流动性，又像某些晶体那样有光学各向异性
13．如图所示，质量为M的滑块A放在一端带有滑轮的粗糙长木板上，平衡摩擦后，安装在水平桌边缘，1、2是固定在木板上的两个光电门，中心间的距离为L．滑块A上固定一宽度为d的遮光长，在质量为m的重物B牵引下从木板的顶端由静止滑下，光电门1、2记录的遮光时间分别为△t1和△t2．
（1）用此装置验证牛顿第二定律，且认为A受到外力的合力等于B的重力，则实验必须满足的条件还有m＜＜M；实验测得的加速度为$\frac{（\frac{d}{△{t}_{2}}）^{2}-（\frac{d}{△{t}_{1}}）^{2}}{2L}$（用上述字母表示）；
（2）用此装置研究外力做功与物体动能的改变，以A为研究对象，外力做功的表达式是mgL，动能改变量是$\frac{1}{2}m[（\frac{d}{△{t}_{2}}）^{2}-（\frac{d}{△{t}_{1}}）^{2}]$．
10．高压直流输电（HVDC）是20世纪50年代发展起来的一种新型输电方式，“葛洲坝-上海”为中国第一个超高压远距离直流输电工程．假设葛洲坝在上海的正西方，我国上空的地磁场平行地面沿南北方向，对于某根通有从葛洲坝到上海的直流电的水平架空的输电导线，所受地磁场作用力的方向为（　　）
A．向上B．向下C．向南D．向北
17．一位同学在探究木块的速度随时间变化的规律时，在质地均匀的水平桌面上将木块、电火花打点计时器、纸带连接成如图甲所示的装置．先接通频率为50Hz的电源，再给木块一向左的初速度，木块向左运动的一小段距离后纸带拉紧，最后得到如图乙所示点迹的纸带，A、B、C、D、E是连续的五个计数点，每相邻两个计数点间还有一个点未画出，下面标注的数字是相邻两点间的距离，单位是cm．

（1）木块与纸带的右端固定．（选填“左”或“右”）
（2）由纸带上数据判断，在误差范围内，可以认为为木块作的是匀减速运动．（填“匀速”、“匀加速”或“匀减速”）
（3）木块运动的加速度大小是2.4m/s2．（保留两位有效数字）
7．用如图所示的实验装置探究加速度与力、质量的关系（交流电频率为50Hz）：
（一）图所示是某同学通过实验得到的一条纸带，他在纸带上取A、B、C、D、E、F、G等7个计数点（每相邻两个计数点之间还有4个点没有画出），将毫米刻度尺放在纸带上．
根据下图可知，打下E点时小车的速度为0.20m/s．小车的加速度为0.40m/s2．（计算结果均保留两位有效数字）

（二）另一同学在该实验中得到如下一组实验数据（表中F表示细线对小车的拉力，a表示小车的加速度）：
R=UI0.1960.2940.3920.4900.588
a/m•s-20.250.580.901.201.53
（1）请在坐标系中画出a-F图线；

（2）根据图表分析，实验操作中存在的问题可能是AB（填字母序号）
A．没有平衡摩擦力
B．平衡摩擦力时木板倾角过小
C．平衡摩擦力时木板倾角过大
D．小车质量太大
E．钩码的质量太大．
14．如图所示，电流表A1（0-3A）和A2（0-0.6A）是由两个相同的电流计改装而成，现将这两个电流表并联后接人电路中．闭合开关S，调节滑动变阻器，下列说法中正确的是（　　）
A．A1、A2 的读数之比为1：1B．A1、A2 的读数之比为5：1
C．A1、A2 的指针偏转角度之比为1：1D．A1、A2 的指针偏转角度之比为1.5
11．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示．按如图所示的装置安装好器材；调节滑轮，使细绳与木板平行；调节木板的倾角以平衡摩擦力．

（1）依次在砝码盘中添加砝码，接通电源，释放小车，每次打出来的纸带均从打点计时器打下的起点开始取计数点，每隔4个点取一个计数点，共取5个计数点，其示意图如右图所示．若测得计数点“0”与“4”间的距离为x，已知交流电的频率为f，相邻两计数点间还有四个点没有画出．则小车运动时的加速度大小a=$\frac{x{f}^{2}}{200}$（用f和x表示），由此可见，在小车作初速度为0的匀加速运动时，小车运动的加速度a与小车在相同时间内的位移x成正比（填“正比”或“反比”）
（2）保持小车的质量不变，改变砝码盘中砝码的质量，重复上述实验，记录砝码盘和砝码总重力F、在相同时间内小车的位移x的实验数据如表所示，现已将前三组数据描绘在了x-F图象中，请将剩余的两组数据描绘在x-F图象中并作出x-F关系图象．
F/N0.280.480.670.871.06
x/cm5.529.4413.2817.4420.6
（3）由x-F关系图，可得出的结论是在误差允许的范围内，物体质量一定时，其加速度与所受合外力成正比．
12．伽利略在研究运动的过程中，创造了一套科学方法，如框图所示，其中方框4中的内容是（　　）
A．提出猜想B．形成理论C．实验检验D．合理外推

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