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    15．某实验小组采用如图1所示的装置探究：“合外力做功与速度变化的关系”实验时，先接通电源再松开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，小车所受到的拉力F为0.20N．
    （1）实验前，木板左端被垫起一些，使小车在不受拉力作用时做匀速直线运动，这样做的目的是为了平衡摩擦力．
    （2）某同学选取一条比较理想的纸带做分析，将小车刚开始运动时对应在纸带上的点记为起始点O（图2），在点迹清晰段依次选取七个计数点A、B、C、D、E、F、G，相邻计数点间的时间间隔为0.1s，测量出从起始点O至各计数点的距离x，计算出计数点对应小车的瞬间速度v、计数点与O点的速度平方差△v2、起始点O到计数点的过程中细绳对小车做的功W，其中，计数点D的三项数据中有一项没有计算，请把计算结果填入表格中．


    计数点OABCDEFG
    x/cm15.5021.6028.6136.7045.7555.7566.77
    v/（m•s-1）0.6560.7550.9531.051
    △v2/（m2•s-2）0.4300.5700.9081.105
    W/J0.04320.05720.09150.112
    （3）根据表中数值以W为纵坐标、以△v2为横坐标，在坐标纸上作出W-△V2图象．
    （4）根据图3分析得到的结论：功W与速度的平方差△V2成正比．

    分析 小车受到重力、支持力、摩擦力和橡皮筋的拉力，要使拉力等于合力，必须使重力的下滑分量平衡摩擦力，使小车在不受拉力作用时做匀速直线运动时，没有拉力的合力为0，重力的下滑分量等于摩擦力；根据匀变速直线运动中中间时刻的速度等于该段时间的平均速度求解；将点用一条直线连接即可，使直线两侧的点数大致相等；过原点直线反映的是正比关系．

    解答 解：（1）小车受到重力、支持力、摩擦力和橡皮筋的拉力，要使拉力等于合力，必须使重力的下滑分量平衡摩擦力，才能尽量减小实验的误差，使得细绳对小车拉力做的功等于合外力对小车做的功，实验前，木板左端被垫起一些，使小车在不受拉力作用时做匀速直线运动的目的是平衡摩擦力．
    （2）根据实验数据可知：vD=$\frac{{x}_{E}-{x}_{C}}{2T}$=$\frac{（48.75-28.61）×1{0}^{-2}m}{2×0.1s}$=0.857m/s，vD2=（0.857m/s）2=0.734m2/s2，WOD=F•XOD=0.2×36.70×0.01=0.0734J；
    （3）根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后根据描出的点作出图象如图所示：
      
    （4）由图示图象可知，图象是一条过原点的倾斜直线，有空可知：故W与△v2成正比．  
    故答案为：（1）平衡摩擦力；（2）0.857、0.734、0.0734．（3）如图所示；（4）正比．

    点评 该题全面考查探究“合外力做功与物体动能变化的关系”实验的原理，步骤，注意事项和数据的分析．这就要求我们队该实验由全面的掌握．题目的难度适中．

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
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    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    5．科学探究活动通常包括以下环节：提出问题、作出假设、制定计划、搜集证据、评估交流等．一组同学研究“运动物体所受空气阻力与运动速度关系”的探究过程如下：
    A．有同学认为：运动物体所受空气阻力可能与其运动速度有关．
    B．他们计划利用一些“小纸杯”作为研究对象，用超声波测距仪等仪器测量“小纸杯”在空中直线下落时的下落距离，进而研究其速度随时间变化的规律，以验证假设．
    C．在相同的实验条件下，同学们首先测量了单只“小纸杯”在空中下落过程中不同时刻的下落距离，将数据填入下表中，图（a）是对应的位移一时间图线．然后将不同数量的“小纸杯”叠放在一起从空中下落，分别测出它们的速度一时间图线，如图（b）中图线1、2、3、4、5所示．
    D．同学们对实验数据进行分析，归纳后，证实了他们的假设．根据以上回答下列提问：
    时间（s）下落距离（m）
    0.00.000
    0.40.036
    0.80.469
    1.20.957
    1.61.445
    2.0X
    （1）与上述过程中A、C步骤相应的科学探究环节分别是作出假设、搜集证据．
    （2）图（a）中的AB段反映了运动物体在做匀速直线 运动，表中X处的值为1.937m
    （3）图（b）中各条图线具有共同特点，“小纸杯”在下落的开始阶段做加速度逐渐减小的加速运动，最后“小纸杯”做：匀速直线 运动．
     
    （4）比较图（b）中的图线1和5，指出在1.0～1.5s时间段内，速度随时间变化关系的差异：
    图线1反映了“小纸杯”的速度不随时间变化．
    图线5反映了“小纸杯”的速度速度随时间继续增大．

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    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    6．一电子飞经电场中A、B两点，电子在A点电势能为4.8×10-17 J，动能为3.2×10-17 J，电子经过B点时电势能为3.2×10-17 J，如果电子只受静电力作用，则（　　）
    A．电子在B点时动能为4.8×10-17 JB．电子在B点时动能为1.6×10-17 J
    C．由A点到B点静电力做功为100 eVD．A、B两点间的电势差为100 V

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    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    3．图甲是“研究合外力做功与动能变化的关系”实验装置示意图，已称量出砂桶质量m、小车质量M，实验步骤如下：
    A．把纸带的一端固定在小车的后面，另一端穿过打点计时器；
    B．改变木板的倾角，以重力的一个分力平衡小车及纸带受到的摩擦力；
    C．用细线将木板上的小车通过一个定滑轮与悬吊的砂桶相连；
    D．接通电源，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，测出x、x1、x2（如图乙所示），查得打点周期为T．
    （1）判断重力的一个分力是否已与小车及纸带受到的摩擦力平衡的直接证据是纸带上的点迹间距是否均匀；
    （2）探究结果的表达式是$\frac{1}{2}$M（$\frac{{x}_{2}}{2T}$）2-$\frac{1}{2}$M（$\frac{{x}_{1}}{2T}$）2 （用相应符号表示）．
    （3）该实验存在的系统误差来源于绳对小车的拉力约等于（但并不等于）砂桶的重力，请提出一个消除系统误差的思路：以砂桶和小车组成的系统为研究对象或用力传感器测出细线对小车的拉力大小．

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    科目：高中物理 来源： 题型：填空题

    10．如图所示的螺旋测微器的读数是1.410  毫米．

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    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    20．在“研究影响平行板电容器的电容”的实验中，
    （1）我们所运用的物理方法是控制变量法．
    （2）如图1，充满电的两个极板所带电荷量不变，两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ．实验中，改变电容器的结构，关于可能看到的现象，下列说法正确的是A
    A．保持d不变，减小S，则θ变大
    B．保持d不变，减小S，则θ变小
    C．保持S不变，增大d，则θ变小
    D．保持S不变，增大d，则θ不变
    （3）1999年日本原子能公司所属敦贺湾核电站由于水管破裂导致高辐射冷却剂外流．在此次事故的检测中，应用了非电量变化（冷却剂外泄使管中液面变化）转移为电信号的自动化检测技术．图2展示了这种检测的原理图，图中容器内装有导电液体，可以看成电容器的一个电极，中间的芯柱可以看成电容器的另一个电极，芯柱外套有绝缘管（塑料或橡皮）作为电介质．电容器的两个电极分别用导线接在指示器上，指示器上显示的是电容的大小，我们则可以通过指示器显示的数值判断容器中液面的高低．请你具体判断：如果指示器示数增大，容器中液面是升高了（填“升高了”或“降低了”）

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    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    7．有一倾角为37°的光滑斜面上水平放置一条0.2m长的导线PQ，两端以柔软的导线通入5A电流，方向如图所示，当竖直向上有一个B=0.6T的匀强磁场，PQ恰好平衡，导线PQ受重力大小为（sin37°=0.6，cos37°=0.8）（　　）
    A．0.6NB．0.8NC．1.0ND．1.2N

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    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    4．某同学在做“测定匀变速直线运动的加速度”实验时打出的纸带如图所示，每两点之间还有四点没有画出来，图中上面的数字为相邻两点间的距离，打点计时器的电源频率为50Hz（答案保留三为有效数字）．

    ①打4号计数点时纸带的速度v4=1.20m/s．
    ②0-6点间的加速度大小为a=$1.98m/{s}_{\;}^{2}$．

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    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    5．匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图（甲）所示，产生的交变电动势的图象如图（乙）所示，在t=0.005s时通过线框平面的磁通量最小（填“最大”或“最小”）；在t=0.01s时线框平面与中性面重合；线框产生的交变电动势有效值约为220V；线框产生的交变电动势的频率为50 Hz．

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