19．某實(shí)驗(yàn)小組在探究“加速度與物體質(zhì)量、受力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)如下的實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電源的頻率是50Hz，具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：
A．按圖甲所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置；
B．調(diào)節(jié)長木板的傾角，輕推小車后，使小車能沿長木板向下做勻速運(yùn)動(dòng)；
C．取下細(xì)繩和砝碼盤，記下砝碼盤中砝碼的質(zhì)量m；
D．先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再放開小車，打出一條紙帶，由紙帶求得小車的加速度a；
E．重新掛上細(xì)繩和砝碼盤，改變砝碼盤中砝碼質(zhì)量，重復(fù)B～D步驟，求得小車在不同合外力F作用下的加速度．

回答以下問題：
（1）按上述方案做實(shí)驗(yàn)不要求（填“要求”或“不要求”）砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量．
（2）實(shí)驗(yàn)打出的其中一條紙帶如圖乙所示，由該紙帶可測得小車的加速度是1.44m/s2．
（3）某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)中采集的數(shù)據(jù)畫出了a-F圖象（a表示小車的加速度，F(xiàn)表示砝碼盤中砝碼的總重量），如圖丙所示，造成圖線不過坐標(biāo)原點(diǎn)的主要原因是未考慮砝碼盤的重力，從該圖線延長線與橫軸的交點(diǎn)可求出的物理量是砝碼盤的重力．

分析 根據(jù)小車做勻變速運(yùn)動(dòng)列出方程，對(duì)合外力進(jìn)行分析即可求解；在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移差為常數(shù)，根據(jù)作差法求解加速度；由圖象可知，當(dāng)外力為零時(shí)，物體有加速度，通過對(duì)小車受力分析即可求解．

解答 解：（1）當(dāng)小車勻速下滑時(shí)有：Mgsinθ=f+（m+m0）g，M為小車的質(zhì)量，m0為砝碼盤的質(zhì)量，
當(dāng)取下細(xì)繩和砝碼盤后，放開小車做勻加速運(yùn)動(dòng)，由于重力沿斜面向下的分力Mgsinθ和摩擦力f不變，
因此其合外力為F=Mgsinθ-f=（m+m0）g，由此可知該實(shí)驗(yàn)中不需要砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量．
（2）在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移差為常數(shù)，
即△x=aT2，將△x=1.44cm=0.0144m，T=0.1s，帶入解得：a=1.44m/s2．
（3）由圖象可知，當(dāng)外力為零時(shí)，物體有加速度，這說明在計(jì)算小車所受的合外力時(shí)未計(jì)入砝碼盤的重力、砝碼盤的重力，根據(jù)數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系可知該圖線延長線與橫軸的交點(diǎn)可求出的物理量是砝碼盤的重力大小，橫坐標(biāo)一格表示0.02N，所以交點(diǎn)的大小為0.08N．
故答案為：（1）不要求；（2）1.44；（3）未考慮砝碼盤的重力；砝碼盤的重力．

點(diǎn)評(píng) 解答實(shí)驗(yàn)問題的關(guān)鍵是正確理解實(shí)驗(yàn)原理，加強(qiáng)基本物理知識(shí)在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，同時(shí)不斷提高應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解答物理問題的能力．

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：多選題

14．在光滑的絕緣水平面上，有一個(gè)正三角形abc，頂點(diǎn)a、b、c處分別固定一個(gè)正點(diǎn)電荷，電荷量相等，如圖所示，D點(diǎn)為正三角形外接圓的圓心，E、G、H點(diǎn)分別為ab、ac、bc的中點(diǎn)，F(xiàn)點(diǎn)為E點(diǎn)關(guān)于點(diǎn)電荷c的對(duì)稱點(diǎn)，規(guī)定距正三角形abc無限遠(yuǎn)處的電勢為零，則下列說法中正確的是（　　）
A．G點(diǎn)、D點(diǎn)和H點(diǎn)的電勢都大于零
B．E、F兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度等大反向，但電勢不相等
C．電荷a對(duì)電荷c的庫侖力與電荷b對(duì)電荷c的庫侖力等大反向
D．若釋放電荷c，電荷c將一直做加速運(yùn)動(dòng)（不計(jì)空氣阻力）

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科目：高中物理 來源： 題型：填空題

10．在場強(qiáng)為E的水平方向的勻強(qiáng)電場中，有一質(zhì)量不計(jì)的輕桿，可繞桿的一端O自由轉(zhuǎn)動(dòng)，另一端連一質(zhì)量為m的帶正電的小球，把桿拉成水平后由靜止釋放（如圖）．若小球達(dá)到最低位置時(shí)速度恰好為零，則小球所帶的電量是$\frac{mg}{E}$．

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

7．光滑水平面上有一質(zhì)量為m=2kg的小球，小球與水平輕彈簧及豎直方向成θ=45°角的不可伸長的輕繩一端相連，如圖所示，此時(shí)小球處于靜止平衡狀態(tài)，且水平面對(duì)小球的彈力恰好為零．取g=10m/s2，以下說法正確的是（　　）
A．若剪斷輕繩，則剪斷的瞬間輕彈簧的彈力大小為20N
B．若剪斷輕繩，則剪斷的瞬間小球的加速度大小為0
C．若剪斷彈簧，則剪斷的瞬間小球的加速度大小為0
D．若剪斷彈簧，則剪斷的瞬間小球的加速度大小為10 m/s2，方向向右

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

14．如圖所示，質(zhì)量分別為m、2m的球A、B由輕質(zhì)彈簧相連后再用細(xì)線懸掛在正在豎直向上做勻減速運(yùn)動(dòng)的電梯內(nèi)，細(xì)線承受的拉力為F，此時(shí)突然剪斷細(xì)線，在繩斷的瞬間，彈簧的彈力大小和小球A的加速度大小分別為（　�。�
A．$\frac{2F}{3}$     $\frac{2F}{3m}$+gB．$\frac{F}{3}$     $\frac{2F}{3m}$+gC．$\frac{2F}{3}$     $\frac{F}{3m}$+gD．$\frac{F}{3}$     $\frac{F}{3m}$+g

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科目：高中物理 來源： 題型：解答題

4．電磁彈射是采用電磁的能量來推動(dòng)被彈射物體向外運(yùn)動(dòng)的新型技術(shù)，是我國最新研究的重大科技成果．其工作原理可簡化為下述模型．如圖所示，一為長為L=1m、電阻為R=2Ω的正方形單匝金屬線框abcd放在絕緣的光滑水平面上，線框所在處存在一個(gè)豎直向上的勻強(qiáng)磁場，虛線MN為磁場的左邊界，線框的ab邊處在磁場外側(cè)緊靠MN處．t=0時(shí)起磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律是B=2+0.4t（T），空氣阻力忽略不計(jì)．試求：
（1）t=0時(shí)刻，線框中產(chǎn)生磁感應(yīng)電流的大小和方向；
（2）線框在磁場力的作用下從磁場中穿出的過程中，通過導(dǎo)線截面的電荷量q；
（3）若用相同的金屬線繞制相同大小的n匝線框，在線框上固定一負(fù)載物，證明：載物線框匝數(shù)越多，t=0時(shí)刻線框加速度越大．

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科目：高中物理 來源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

11．某研究性學(xué)習(xí)小組分別用如圖甲所示的裝置進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)：“探究加速度與合外力的關(guān)系”．裝置中，小車質(zhì)量為M，砂桶和砂子的總質(zhì)量為m，通過改變m來改變小車所受的合外力大小，小車的加速度a可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測出．現(xiàn)保持小車質(zhì)量M不變，逐漸增大砂桶和砂的總質(zhì)量m進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，得到多組a、F值（F為彈簧秤的示數(shù)）．

（1）為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，下列做法正確的是AC
A需平衡小車的摩擦力
B沙桶和沙的總質(zhì)量要遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量
C滑輪摩擦足夠小，繩的質(zhì)量要足夠輕
D先釋放小車，后接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源
（2）某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出了圖2所示的一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的斜直線，其中縱軸為小車的加速度大小，橫軸應(yīng)為D；
A.$\frac{1}{M}$   B.$\frac{1}{m}$  C．mg  D．F
（3）當(dāng)砂桶和砂的總質(zhì)量較大導(dǎo)致a較大時(shí)，圖線C（填選項(xiàng)前的字母）
A．逐漸偏向縱軸 B．逐漸偏向橫軸  C．仍保持原方向不變
（4）圖3為上述實(shí)驗(yàn)中打下的一條紙帶，A點(diǎn)為小車剛釋放時(shí)打下的起始點(diǎn)，每兩點(diǎn)間還有四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫出，測得 AB=2.0cm、AC=8.0cm、AE=32.0cm，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率為 50Hz，則小車的加速度4m/s2．

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科目：高中物理 來源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

8．某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的裝置來探究小車的加速度與所受合力的關(guān)系．將裝有力傳感器的小車放置于水平長木板上，緩慢向小桶中加入細(xì)砂，直到小車剛開始運(yùn)動(dòng)為止，記下傳感器的最大示數(shù)F0．再將小車放回原處并按住，繼續(xù)向小桶中加入細(xì)砂，記下傳感器的示數(shù)F1．釋放小車，記錄小車運(yùn)動(dòng)時(shí)傳感器的示數(shù)F2．

（1）接通頻率為50Hz的交流電源，釋放小車，打出如圖乙所示的紙帶．從比較清晰的點(diǎn)起，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離，則小車的加速度a=0.16m/s2（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）．
（2）同一次實(shí)驗(yàn)中，F(xiàn)1＞F2（選填“＜”、“=”或“＞”）．
（3）改變小桶中砂的重力，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，獲得多組數(shù)據(jù)，描繪小車加速度a與F的關(guān)系如圖丙所示．不計(jì)紙帶與計(jì)時(shí)器間的摩擦．圖象中F是實(shí)驗(yàn)中測得的C．
A．F1    B．F2　　C．F1-F0　　D．F2-F0
（4）關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的是D．
A．小車和傳感器的總質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)大于小桶和砂的總質(zhì)量
B．實(shí)驗(yàn)中需要將長木板右端墊高
C．實(shí)驗(yàn)中需要測出小車和傳感器的總質(zhì)量
D．用加砂的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，可更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．

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科目：高中物理 來源： 題型：解答題

9．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，采用如圖甲所示的裝置．

（1）本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)方法是A
A．控制變量法     B．假設(shè)法      C．理想實(shí)驗(yàn)法
（2）下列說法中正確的是C
A．在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，應(yīng)改變小車所受拉力的大小
B．在探究加速度與外力的關(guān)系時(shí)，應(yīng)改變小車的質(zhì)量
C．在探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系時(shí)，作出a-$\frac{1}{m}$ 圖象容易更直觀判斷出二者間的關(guān)系
D．無論在什么條件下，細(xì)線對(duì)小車的拉力大小總等于砝碼盤和砝碼的總重力大�。�
（3）在探究加速度與力的關(guān)系時(shí)，若取車的質(zhì)量M=0.5kg，改變砝碼質(zhì)量m的值，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，以下m的取值最不合適的一個(gè)是D
A．m1=4g      B．m2=10g        C．m3=40g    D．m4=500g
（4）在平衡小車與長木板之間摩擦力的過程中，打出了一條紙帶如圖乙所示．計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s．從比較清晰的點(diǎn)起，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離，根據(jù)圖中給出的數(shù)據(jù)求出該小車的加速度a=0.16m/s2．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．
（5）如圖丙所示為甲同學(xué)在探究加速度a與力F的關(guān)系時(shí)，根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出的a-F 圖象，說明實(shí)驗(yàn)存在的問題是沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

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同步練習(xí)冊答案