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    15．（1）某同学利用图（a）所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图，如图（b）所示．实验中小车（含发射器）的质量为200g，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到，回答下列问题：

    ①根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成非线性（选填“线性”或“非线性”）关系．
    ②由图（b）可知，am图线不经过原点，可能的原因是存在摩擦力．
    ③若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力，钩码的质量应满足的条件是远小于小车的质量．
    （2）现用频闪照相方法来研究物块的变速运动．在一小物块沿斜面向下运动的过程中，用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图c所示．拍摄时频闪频率是10Hz；通过斜面上固定的刻度尺读取的5个连续影像间的距离依次为x1、x2、x3、x4．已知斜面顶端的高度h和斜面的长度s．数据如下表所示．重力加速度大小g取9.80m/s2．（单位：cm）
    x1x2x3x4hs
    10.7615.0519.3423.6548.0080.00
    根据表中数据，完成下列填空：
    ①物块的加速度a=4.30m/s2（保留3位有效数字）．
    ②因为物块加速度小于g$\frac{h}{s}$=5.88m/s2，或物块加速度小于物块沿光滑斜面下滑的加速度，可知斜面是粗糙的．

    分析 （1）该实验的研究对象是小车，采用控制变量法研究．当质量一定时，研究小车的加速度和小车所受合力的关系．为消除摩擦力对实验的影响，可以把木板的右端适当垫高，以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小车的合力就是绳子的拉力；
    （2）正确解答本题需要掌握：在匀变速直线运动中连续相等时间内的位移差为常数；熟练应用逐差法求物体的加速度．

    解答 解：（1）①根据该同学的结果得出a-m图线是曲线，即小车的加速度与钩码的质量成非线性关系；
    ②从上图中发现直线没过原点，当a=0时，m≠0，即F≠0，也就是说当绳子上拉力不为0时，小车的加速度为0，所以可能的原因是存在摩擦力．
    ③若利用本实验来验证“小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是：
    调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力，即使得绳子上拉力等于小车的合力．
    根据牛顿第二定律得，整体的加速度a=$\frac{mg}{M+m}$，则绳子的拉力F=Ma=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，知钩码的质量远小于小车的质量时，绳子的拉力等于钩码的重力，所以钩码的质量应满足的条件是远小于小车的质量．
    （2）根据逐差法求加速度的原理可知：
    a=$\frac{{x}_{4}+{x}_{3}-{x}_{2}-{x}_{1}}{4{T}^{2}}$=$\frac{0.2365+0.1934-0.1076-0.1505}{4×0．{1}^{2}}$=4.30m/s 2
    若斜面光滑则：a=$\frac{mgsinθ}{m}$=gsinθ=$\frac{gh}{s}$=$\frac{10×0.4800}{0.8000}$m/s2=5.88m/s 2＞4.30m/s2．知斜面是粗糙的．
    故答案为：（1）①非线性；②存在摩擦力；③调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力，远小于小车的质量；
    （2）①4.30（4.29～4.31）；
    ②物块加速度小于g$\frac{h}{s}$=5.88m/s2（或：物块加速度小于物块沿光滑斜面下滑的加速度）．

    点评 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．
    对于实验我们要清楚每一项操作存在的理由．比如为什么要平衡摩擦力，这样问题我们要从实验原理和减少实验误差方面去解决．
    逐差法是求物体加速度的一个重要方法，要熟练掌握其应用，提高解决实验能力．

    练习册系列答案
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    5．下列关于静电场的说法正确的是（　　）
    A．静电场中，电场强度大的点电势必定高
    B．静电场中，电场强度为零的点电势必定为零
    C．静电场中，在电势高的点点电荷的电势能必定高
    D．无论是匀强电场还是点电荷形成的电场，电场强度与放在该处的试探电荷无关

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    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    6．如图所示，在高h1=1.2m的光滑水平台面上，质量m=1kg的小物块压缩弹簧后被锁扣K锁住，储存了一定量的弹性势能Ep，若打开锁扣K，物块与弹簧分离后将以一定的水平速度v1向右滑离平台，并恰好能从B点的切线方向进入光滑圆弧形轨道BC，B点的高度h2=0.6m，其圆心O与平台等高，C点的切线水平，并与地面上长为L=2.8m的水平粗糙轨道CD平滑连接，小物块沿轨道BCD运动与右边墙壁发生碰撞，取g=10m/s2．

    （1）求小物块由A到B的运动时间；
    （2）小物块原来压缩弹簧时储存的弹性势能Ep是多大？
    （3）若小物块与墙壁碰撞后速度方向反向，大小为碰前的一半，且只发生一次碰撞，则小物块与轨道CD之间的动摩擦因数μ的取值范围多大？

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    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    3．“探究求合力的方法”的实验如图所示，图甲轻质细绳套挂在橡皮条的下端，橡皮条的长度为GE；图乙中，用手通过弹簧测力计拉动细绳套，细绳套受到作用力F1、F2，橡皮条伸长，细绳套处于O点，这时它受到橡皮条对它向上的拉力F0；图丙是撤去F1、F2，改用一个力F拉住细绳套，仍使它处于O点，F1、F2、F的大小由弹簧测力计读出；图丁是在白纸上根据平行四边形定则画出的F′图示．
    （1）实验中，除已有的器材（橡皮条、弹簧秤、白纸、细绳套、图钉和铅笔）外，还必须有方木板和刻度尺，若F与F′的大小和方向都基本相同，说明共点力合成的平行四边形定则得到了验证．
    （2）以下实验操作中，正确的是B
    A．两根细绳必须等长
    B．读数时视线要正对弹簧秤刻度
    C．橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上
    D．在不同小组的实验过程中，O点位置必须为同一点
    （3）本实验采用的科学方法是C
    A．理想实验法 B．控制变量法   C．等效替代法     D．建立物理模型法．

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    10．物体做单向直线运动，用正、负号表示方向的不同，根据给出的初速度v0和加速度a的正负，下列对运动情况判断正确的是（　　）
    A．v0＞0，a＜0，物体的速度越来越大B．v0＜0，a＜0，物体的速度越来越大
    C．v0＜0，a＞0，物体的速度越来越大D．v0＞0，a＞0，物体的速度越来越大

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    20．如图所示，水平放置的弹簧左端固定，小物块P（可视为质点）置于水平桌面上的A点，并与弹簧右端接触，此时弹簧处于原长．现用水平向左的推力将P缓慢地推至B点，此时弹簧的弹性势能为EP=21J．撤去推力后，P沿桌面滑上一个停在光滑水平地面上的长木板Q上，已知P、Q的质量分别为m=2kg、M=4kg，A、B间的距离Ll=4m，A距桌子边缘C的距离L2=2m，P与桌面及P与Q间的动摩擦因数都为μ=0.1，g取10m/s2，求：
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    7．以10m/s的速度从地面竖直向上抛出一个物体，忽略空气阻力，g取10m/s2，以初速度方向为正方向，画出该物体运动的a-t，v-t图象如图所示，其中正确的是（　　）
    A．B．C．D．

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    8．甲乙丙三辆汽车以相同速度同时通过某一路标，从此时开始甲车一直做匀速直线运动，乙车先加速后减速，丙车先减速后加速，它们经过下一个路标时的速度又相同，则最先通过下一路标的应是（　　）
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    （1）该质点运动的加速度大小
    （2）该质点在第6s内的平均速度大小．

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