题目内容
11．某同学设计了一个探究加速度与物体所受合外力F及质量M的关系实验．图1为实验装置简图，A为小车，B为打点计时器，C为装有砂的砂桶（总质量为m），D为一端带有定滑轮的长木板．
（1）若保持砂和砂桶质量m不变，改变小车质量M，分别得到小车加速度a与质量M及对应的$\frac{1}{M}$数据如表所示．
根据表1数据，为直观反映F不变时a与M的关系，请在图2所示的方格坐标纸中选择恰当的物理量建立坐标系，并作出图线．
| 次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 小车加速度a/（m•s-2） | 1.98 | 1.48 | 1.00 | 0.67 | 0.50 |
| 小车质量M/kg | 0.25 | 0.33 | 0.50 | 0.75 | 1.00 |
| 质量倒数$\frac{1}{M}$/kg-1 | 4.00 | 3.00 | 2.00 | 1.33 | 1.00 |
（2）该同学在探究a与F的关系时，把砂和砂桶的总重力当作小车的合外力F，作出a-F图线如图3所示，图线没通过坐标原点且上部发生了弯曲．
①你认为图线上部弯曲的原因是B．
A．平衡摩擦力时木板倾角太大
B．没有满足砂和砂桶的总质量远小于小车质量M．
C．没有按要求先接通电源后释放小车
D．平衡摩擦力时木板倾角太小
②为了使作出的a-F图线能过坐标原点，需要调整实验装置，可采取以下措施C
A．增加小车的质量 B．减小小车的质量
C．适当垫高长木板的右端 D．适当增加小桶内砝码质量
（3）在这个实验中，为了探究两个物理量之间的关系，要保持第三个物理量不变，这种探究方法叫做控制变量 法．
分析 纸带实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度．
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．
该实验采用的是控制变量法研究，其中加速度、质量、合力三者的测量很重要．
解答 解：（1）根据表格数据，通过描点，作出图线，如下图所示．
从图线中得到F不变时，小车加速度a与质量M之间存在的关系是成反比．
（2）①开始物体所受拉力为零时，却产生了加速度，故操作过程中平衡摩擦力时木板倾角过大，随着外力F的增大，砂和砂筒的质量越来越大，最后出现了不满足远小于小车质量的情况，因此图线出现了偏折现象．
故选：B
②图线不通过坐标原点，F不为零时，加速度仍为零，知实验前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分，所以可采取适当垫高长木板的右端，即平衡摩擦力．
故选：C
（3）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．
故答案为：（1）如图；F不变时，小车加速度a与质量M之间存在的关系是成反比．
（2）B；C
（3）控制变量
点评 解决本题的关键会从纸带上求瞬时速度和加速度，以及在作图时注意，偏离比较远的点可以舍去．若图线与纵轴有交点时，则说明摩擦力没有平衡或没有平衡彻底；若图线与横轴有交点时，则说明摩擦力平衡过度．
练习册系列答案
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10．假设某行星星绕太阳运行的轨道是圆形，已知万有引力常量为G，以下能估测行星质量的是（ ）
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| B． | 已知该行星的表面重力加速度和行星围绕太阳运行的轨道半径 | |
| C． | 已知该行星绕太阳运行的周期和轨道半径 | |
| D． | 已知该行星的半径和表面重力加速度 |
2．下列说法中正确的是（ ）
| A． | 机动车里程表上所显示的数值是位移的大小 | |
| B． | 路程是位移的大小 | |
| C． | 新闻联播从19点开始，“19点”指的是时间 | |
| D． | 研究地球绕太阳的公转时可以把地球看做质点 |
19．
如图所示电路中，A1、A2是规格相同的两个指示灯，L是自感系数很大的线圈，起初开关s1断开、s2闭合，现闭合s1，一段时间后电路稳定，下列说法中正确的是（ ）
如图所示电路中，A1、A2是规格相同的两个指示灯，L是自感系数很大的线圈，起初开关s1断开、s2闭合，现闭合s1，一段时间后电路稳定，下列说法中正确的是（ ）| A． | 电路稳定后，A1、A2亮度相同 | |
| B． | 闭合s1后，A2逐渐变亮，然后亮度不变 | |
| C． | 闭合s1后，通过电阻R的电流先增大后减小 | |
| D． | 断开电路时，为保护负载，应先断开s2，再断开s1 |
6．
如图所示是选择密度相同、大小不同的纳米粒子的一种装置，若待选粒子带正电且电量与其表面积成正比，待选粒子从O1进入小孔时可认为速度为零，加速电场区域Ⅰ的板间电压为U，经加速后粒子沿虚线通过小孔O2射入正交的匀强电场和匀强磁场区域Ⅱ，其中磁场的磁感应强度大小为B，左右两极板间距为d，区域Ⅱ出口小孔O3与O1、O2在同一线上，若半径为r0，质量为m0、电量为q0的纳米粒子刚好能沿直线通过，不计纳米粒子重力，则（表面积计算公式S=4πr2，体积计算公式V=$\frac{4π{r}^{3}}{3}$ ）（ ）
如图所示是选择密度相同、大小不同的纳米粒子的一种装置，若待选粒子带正电且电量与其表面积成正比，待选粒子从O1进入小孔时可认为速度为零，加速电场区域Ⅰ的板间电压为U，经加速后粒子沿虚线通过小孔O2射入正交的匀强电场和匀强磁场区域Ⅱ，其中磁场的磁感应强度大小为B，左右两极板间距为d，区域Ⅱ出口小孔O3与O1、O2在同一线上，若半径为r0，质量为m0、电量为q0的纳米粒子刚好能沿直线通过，不计纳米粒子重力，则（表面积计算公式S=4πr2，体积计算公式V=$\frac{4π{r}^{3}}{3}$ ）（ ）| A． | 区域Ⅱ的电场强度与磁感应强度大小比值为$\frac{\sqrt{2{q}_{0}U}}{\sqrt{{m}_{0}}}$ | |
| B． | 区域Ⅱ左右两极板的电势差U1=$\frac{Bd\sqrt{{q}_{0}U}}{\sqrt{{m}_{0}}}$ | |
| C． | 若纳米粒子半径r＞r0，则刚进入区域Ⅱ的粒子仍将沿直线通过 | |
| D． | 若纳米粒子半径r＞r0，仍沿直线通过区域Ⅱ，则区域Ⅱ的电场强度应为原来$\frac{\sqrt{r}}{\sqrt{{r}_{0}}}$倍 |
16．在如图甲所示的电路中，电源电动势为3V，内阻不计，L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡，其伏安特性曲线如图乙所示．将开关闭合，电路工作一段时间后达到稳定状态，此时（ ）
| A． | 灯泡L1、L2、L3的电阻相等 | |
| B． | 通过灯泡L1，的电流为灯泡L2电流的2倍 | |
| C． | 灯泡L1消耗的电功率为0.75W | |
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3．如图，物体从静止开始沿光滑斜面下滑过程中（斜面不动），下述说法正确的是（ ）
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| D． | 重力和支持力对物体都做正功 |
20．物体做曲线运动时（ ）
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