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    10．某实验小组在“探究加速度与物体受力的关系”实验中，设计出如下的实验方案，其实验装置如图1所示．已知小车质量M=214.6g，砝码盘质量m0=7.8g，所使用的打点计时器交流电频率f=50Hz．其实验步骤是：
    A．按图中所示安装好实验装置；
    B．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．将小车置于打点计时器旁，先接通电源，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求得小车的加速度a；
    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）某同学将有关测量数据填入他所设计的如表格中
    次数12345
    砝码盘中砝码的重力F/N0.100.200.290.390.49
    小车的加速度a/（m•s-2）0.881.441.842.382.89
    他根据表中的数据在图2中画出a-F图象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，从该图线延长线与横轴的交点可求出的物理量是砝码盘的重力，其大小为0.08N．

    分析 （1）根据小车做匀速运动列出方程，对合外力进行分析即可求解；
    （2）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）当物体小车匀速下滑时有：
    mgsinθ=f+（m+m0）g
    当取下细绳和砝码盘后，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（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）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、砝码盘的重力，
    根据数学函数关系可知该图线延长线与横轴的交点可求出的物理量是砝码盘的重力大小，横坐标一格表示0.02N，所以交点的大小为0.08N．
    故答案为：（1）否；（2）在计算小车所受的合外力时，未计入砝码盘的重力；砝码盘的重力；0.08 N．

    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．

    练习册系列答案
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    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    3．以下是关于弹力的几种说法正确的是（　　）
    A．只要两个物体接触就一定产生弹力
    B．两个接触的物体间不一定产生弹力
    C．只要物体发生形变就能产生弹力
    D．两个物体间不需要接触也能产生弹力

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    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    1．如图1所示的实验装置可以探究加速度与物体质量、物体受力的关系．小车上固定一个盒子，盒子内盛有沙子．沙桶的总质量（包括桶以及桶内沙子质量）记为m，小车的总质量（包括车、盒子及盒内沙子质量）记为M．平衡摩擦力后完成下列实验．
    （1）验证在质量不变的情况下，加速度与合外力成正比：从盒子中取出一些沙子，装入沙桶中，称量并记录沙桶的总重力mg，将该力视为合外力F，对应的加速度a则从打下的纸带中计算得出．多次改变合外力F的大小，每次都会得到一个相应的加速度．本次实验中，桶内的沙子取自小车中，故系统的总质量不变．以合外力F为横轴，以加速度a为纵轴，画出a-F图象，图象是一条过原点的直线．

    ①a-F图象斜率的物理意义是$\frac{1}{M+m}$．
    ②你认为把沙桶的总重力mg当作合外力F是否合理？答：合理．（填“合理”或“不合理”）
    ③本次实验中，是否应该满足M?m这样的条件？答：否（填“是”或“否”）；理由是因为实验的研究对象是整个系统，系统受到的合外力就等于mg．
    （2）验证在合外力不变的情况下，加速度与质量成反比：保持桶内沙子质量m不变，在盒子内添加或去掉一些沙子，验证加速度与质量的关系．本次实验中，桶内的沙子总质量不变，故系统所受的合外力不变．用图象法处理数据时，以加速度a为纵横，应该以M+m倒数为横轴
    （3）如图2所示是某一次打点计时器打出的一条记录小车运动的纸带．取计数点A、B、C、D、E、F、G．纸带上两相邻计数点的时间间隔为T=0.10s，用刻度尺测量出各相邻计数点间的距离分别为AB=1.50cm，BC=3.88cm，CD=6.26cm，DE=8.67cm，EF=11.08cm，FG=13.49cm，则小车的加速度大小a=2.4 m/s2，打纸带上C点时小车的瞬时速度大小vC=0.51m/s．（结果保留二位有效数字）

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    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    18．某同学在实验室用如图1所示的装置来探究加速度与力的关系．
    （1）实验中，为了探究加速度与合力的关系，应该保持小车质量不变．
    （2）实验中，将砝码和小桶的总重力mg当成小车所受的合外力，能这样处理应满足B．
    A．实验时将木板垫起，使小车匀速下滑，以平衡摩擦力，此时应挂上小桶，但不用连接纸带
    B．实验时将木板垫起，使小车匀速下滑，以平衡摩擦力，此时不应挂小桶，但得连接纸带，并接通电源
    C．使砝码和小桶的总质量m远远大于小车的质量M
    D．使砝码和小桶的总质量m远远小于小车的质量M
    （3）某同学采用V-t图象来求加速度．如图2为实验中打出的一条纸带的一部分，纸带上标出了连续的3个计数点，依次为B、C、D，相邻计数点之间还有4个计时点没有标出．打点计时器接在频率为50hz的交流电源上，打点计时器打C点时，小车的速度为0.44m/s；（结果保留两位有效数字）

    （4）其余各点的速度都标在了v-t坐标系中，如图3所示．t=0.1s时，打点计时器恰好打B点．请你将上问中所得结果标在下图所示的坐标系中，并做出小车运动的v-t图线．
    （5）利用图线求出小车运动的加速度a=1.0m/s2（结果保留两位有效数字）．
    （6）本实验中，某学生根据实验数据做出了如图4所示的a-F图象，试分析该图象不过原点及后面出现弯曲的原因平衡摩擦力过度；砂和砂桶的质量太大．

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    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    5．如图所示，一物块受到一个水平力F作用静止于斜面上，此力F的方向与斜面平行，如果将力F撤除，下列对物块的描述正确的是（　　）
    A．物块将沿斜面下滑B．物块所受的摩擦力方向改变
    C．物块立即获得加速度D．物块受到的摩擦力变大

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    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    15．某同学“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图1所示．
    ①在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图2所示．计时器打点的时间间隔为T=0.02s．从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，该段纸带中最先打出的是第4个计数点．量出相邻计数点之间的距离分别为S1=3.52cm，S2=3.68cm，S3=3.83cm，则该小车的加速度大小的计算公式a=$\frac{{s}_{3}-{s}_{1}}{50{T}^{2}}$．（用S1和S3、T来表示）为平衡摩擦力，应增大（选填“增大”或“减小”）长木板与水平桌面的夹角．

    ②平衡摩擦力后，让小车停在打点计时器附近，挂上质量为m1的砝码盘，往砝码盘中加一个质量为20g的砝码，接通计时器电源，释放小车，取下纸带，测量小车的加速度．然后再往砝码盘添加砝码，重复上面的操作．当地重力加速度取g=10m/s2，得到小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如表：
    次数12345
    砝码盘中砝码总重力F（N）0.200.400.600.801.00
    加速度a（m•s-2）0.190.310.390.520.60
    该同学根据实验数据描出5组数据对应的5个点，连线作出了a-F的关系图象如图3所示．
    ③根据该同学作出的a-F的关系图象，请问该实验中小车的质量M=2.0kg；
    砝码盘的质量m1=20g  （均保留两位有效数字）
    ④已知该同学在平衡摩擦阻力时操作正确，根据提供的试验数据作出的α-F图线不通过原点，请说明主要原因：未计入砝码盘的重力．

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    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    2．在行车过程中遇到紧争刹车，乘员可能会由于惯性而受到伤害，为此新交通法规定行车过程中必须系安全带．假设某次急刹过程中，由于安全带作用，使质量为60kg的乘员在3s内速度由108km/h降到0，此过程中安全带对乘员的作用力约为（　　）
    A．200NB．400NC．600ND．800N

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    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    19．在“探究加速度a与物体所受合力F及质量m之间的定量关系”的实验中，甲、乙两个实验小组分别采用不同的实验器材进行实验：

    （Ⅰ）实验小组甲采用图甲的实验装置探究加速度a与质量m之间的定量关系，图中A为小车（质量为m1），B为电火花计时器，C为重物（质量为m2），D为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中把重物C的重量作为细绳对小车的拉力，则
    ①质量m1、m2应满足的关系是：m1远大于m2；（选填“远大于”或“远小于”）
    ②需要平衡摩擦力．（选填“需要”或“不需要”）
    （Ⅱ）实验小组乙探究加速度a与物体所受合力F之间的定量关系，他们在图甲的小车上固定了能将数据进行无线传输的拉力传感器，并将传感器的数据传输给计算机，可在计算机上直接读出绳对小车拉力F的大小，其它器材相同，则
    ①此实验装置不需要（选填“需要”或“不需要”）满足小组甲的条件①；
    ②通过实验数据画出a-F图象如图乙所示，图线不过坐标原点的主要原因可能是C
    A．小车的质量m1较小
    B．重物的质量m2较大
    C．平衡摩擦力时木板的倾角偏大
    D．平衡摩擦力时木板的倾角偏小
    （Ⅲ）图丙为某次实验得到的纸带，已知实验所用电源的频率为50Hz．根据纸带可求出小车的加速度大小为3.2m/s2．（结果保留两位有效数字）

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    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    20．（1）某同学在做“验证力的平行四边形定则”实验中，其中有疏漏的步骤是AC
    A．在水平方木板上固定一张白纸，用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，另一端拴上两条细绳，并用两个弹簧秤勾住细绳，互成角度的前拉，使结点到达某一位置O，记录下O点的位置，读出两个弹簧秤的示数；
    B．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧秤的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F；
    C．只用一只弹簧秤，通过细绳拉橡皮条使其伸长，读出弹簧秤的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F′的图示．
    D．比较力F′和F的大小和方向，看他们是否相同，得出结论．
    （2）“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图（1）所示．

    ①在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图（2）所示．打点计时器打点的时间间隔为0.02s．从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离，则计数点2的速度为v=0.36m/s，该小车的加速度a=0.16m/s2．（结果保留两位有效数字）
    ②平衡摩擦力后，改变砝码盘中砝码的数量，多次重复测量，在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线（如图（3）所示）．此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因C
    A．小车与轨道之间存在摩擦
    B．导轨保持了水平状态
    C．砝码盘和砝码的总质量太大
    D．所用小车的质量太大．

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