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    4．现要验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律．如图1所示，甲、乙、丙、丁四个实验小组分别采用所示的实验装置．已知他们使用的小车完全相同，小车的质量为M，重物的质量为m．甲、乙、丙三组同学直接按图完成实验，丁组同学按先按图1丁将木板有定滑轮的一端垫起，调整木板倾角，小车恰好带着重物沿木板斜向下匀速运动．再按图2A保持长木板倾角不变，取下细绳和重物，将小车与纸带相连，然后接通电源释放小车，使之由静止开始加速运动并在纸带上打点．试回答下列问题：

    （1）实验时必须平衡小车和长木板之间的摩擦力的实验小组是甲乙丙．
    （2）实验时必须满足“M＞＞m”的实验小组是甲．
    （3）实验时各组同学的操作均完全正确，甲、乙、丙三组作出的a-F图线如图2（B）中A、B或C所示，则甲、乙、丙三组实验对应的图线依次是CAB．
    （4）实验时丁组同学操作的小车加速下滑时受到的合力F=mg，该组同学在保持小车质量不变的情况下，通过调整改变小车所受合力，多次实验，由实验数据作出的a-F图线如图2（C）所示，则小车的质量=2.0kg（保留两位有效数字）

    分析 （1）本实验探究当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力的关系，三个实验小组都需要平衡摩擦力；
    （2）只有用重物的重力代替绳子的拉力，才需要满足M＞＞m；
    （3）若用重物的重力代替绳子的拉力，要满足M≥m，随着m的增大，不满足M＞＞m时，图象出现弯曲，还有两组根据绳子拉力相等时，加速度的大小来判断；
    （4）小车受到的合力等于重物的重力，根据图示图象求出小车的质量．

    解答 解：（1）本实验探究当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力的关系，所以三个实验小组都需要平衡摩擦力，即甲乙丙都需要平衡摩擦力，
    （2）乙和丙绳子的拉力可以由弹簧测力计和力传感器直接得到，不需要用重物的重力代替，所以乙丙两组不需要满足M＞＞m，而甲组用重物的重力代替绳子的拉力，要满足M＞＞m，
    （3）甲组用重物的重力代替绳子的拉力，要满足M≥m，随着m的增大，不满足M＞＞m时，图象出现弯曲，所以甲组对应的是C，
    根据装置可知，乙图中小车受到的拉力大于弹簧测力计的示数，丙图中受到的拉力等于力传感器的示数，当F相等时，乙组的加速度大，所以乙组对应A，丙组对应B，
    （4）平衡摩擦力后，小车加速下滑时受到的合力F=mg；由牛顿第二定律得：a=$\frac{1}{M}$F，由图2（C）所示的a-F图线可知：图象斜率：k=$\frac{1}{M}$，则小车的质量：M=$\frac{1}{k}$=2.0kg．
    故答案为：（1）甲乙丙；（2）甲；（3）CAB；（4）mg；2.0．

    点评 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，同时要熟练应用所学基本规律解决实验问题．探究加速度与力、质量关系实验要采用控制变量法，当钩码的质量远小于小车的总质量时，可以近似认为小车受到的拉力等于钩码的重力，若用力传感器，则不需要满足此条件．

    练习册系列答案
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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    17．如图所示电路中，灯L标有“6V，3W”，定值电阻R1=4Ω，R2=10Ω，电源内阻r=2Ω，当滑片P滑到最下端时，理想电流表读数为1A，此时灯L恰好正常发光，试求：
    （1）滑线变阻器最大值R；
    （2）当滑片P滑到最上端时，电流表的读数．

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    科目：高中物理 来源： 题型：填空题

    18．如图所示为某电场的部分电场线，试比较A、B两点场强：EA＜EB

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    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    15．一个做变速直线运动的物体，加速度逐渐减小到零，那么该物体的运动情况可能是（　　）
    A．速度不断增大，加速度减到零时，速度达到最大，而后做匀速直线运动
    B．速度不断增大
    C．速度不断减小，到加速度减为零时，速度减到最小，而后做匀速直线运动
    D．速度不断减小到零

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    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    2．采用如图所示电路做“测定电池的电动势与内阻”实验，当滑动变阻器的滑片P向右滑动时，电压表的示数将（　　）
    A．变大B．变小C．不变D．无法确定

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    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    9．在“探究个加速度与力、质量的关系”这一实验中，有两位同学同过测量，分别作出a-F图象，如图中的A线、B线所示：

    试分析：
    （1）A线不通过坐标原点的原因是没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；
    （2）B线不通过坐标原点的原因是平衡摩擦力过大．

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    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    16．“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示．
    （1）图乙是实验中得到的一条纸带，图中打相邻两计数点的时间间隔为0.1s，由图中的数据可得小车的加速度a为0.195m/s2；（计算结果保留3位有效数字）
    （2）实验时甲同学将长木板平放在水平桌面上，并利用安装在小车上的拉力传感器测出细线的拉力，保持小车的质量不变，改变钩码的个数，得到多组数据，从而确定小车加速度a与细线拉力F的关系．图丙中符合甲同学的实验结果的是B．
    （3）乙同学做该实验时，拉力传感器出现了故障．为此，该同学移走拉力传感器，保持小车的质量不变，并改进了甲实验操作中的不足之处．用所挂钩码的重力表示细线的拉力F，则乙同学得到的图象可能是丙图中C；
    （4）丙同学为得到类似丙图中的A图，在教师的指导下，对乙同学的做法进行如下改进：称出小车质量M、所有钩码的总质量m，先挂上所有钩码，多次实验，依次将钩码摘下，并把每次摘下的钩码都放在小车上，仍用F表示所挂钩码的重力，画出a-F图，则图线的k=$\frac{1}{M+m}$．（用题中给出的字母表示）

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    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    13．如图1所示，为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量及小车和砝码的质量对应的关系图．钩码的质量为m1，小车和砝码的质量为m2，重力加速度为g．

    （1）下列说法正确的是D
    A．每次在小车上加减砝码时，应重新平衡摩擦力
    B．平衡摩擦时小车应与轻绳和钩码相连
    C．本实验m2应远小于m1
    D．在用图象探究加速度与质量关系时，应作a-$\frac{1}{{m}_{2}}$图象
    （2）实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，若钩码重力记为F，作出a-F图象，他可能作出图2中丙 （选填“甲”、“乙”、“丙”）图线．此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是C
    A．小车与轨道之间存在摩擦          B．导轨保持了水平状态
    C．所挂钩码的质量太大                  D．所用小车的质量太大
    （3）实验时，由于没有平衡摩擦力且轨道水平，绘制的$\frac{1}{{m}_{2}}$-a图象如图3所示，设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，则小车与木板间的动摩擦因数μ=$\frac{b}{gk}$，钩码的质量m1=$\frac{1}{gk}$．

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    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

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    A．M带负电荷，N带负电荷
    B．M在b点的动能大于它在a点的动能
    C．N在d点的电势能等于它在e点的电势能
    D．N在从c点运动到d点的过程中克服电场力做功

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