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    18．某实验小组利用如图1所示的装置探究加速度与力、质量的关系．

    ①下列做法正确的是AD（填字母代号）．
    A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行
    B．在调节木板倾斜度平衡木板受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上
    C．实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源
    D．通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度
     ②为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量远小于木块和木块上砝码的总质量．（填“远大于”、“远小于”或“近似等于”）
    ③甲、乙两同学在同一实验室，各取一套图示的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码、在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度a与拉力F的关系，分别得到图2中甲、乙两条直线，设甲、乙用的木块质量分别为m甲、m乙，甲、乙用的木块与木块间的动摩擦因数分别为μ甲、μ乙，由图可知，m甲小于m乙，μ甲大于μ乙（填″大于″、″小于″或″等于″）

    分析 ①实验要保证拉力等于小车受力的合力，要平衡摩擦力，细线与长木板平行；
    ②砝码桶及桶内砝码加速下降，失重，拉力小于重力，加速度越大相差越大，故需减小加速度，即减小砝码桶及桶内砝码的总质量；
    ③a-F图象的斜率表示加速度的倒数；求解出加速度与拉力F的表达式后结合图象分析得到动摩擦因素情况．

    解答 解：①A、调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行，否则拉力不会等于合力，故A正确；
    B、在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，不能将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴木块上，故B错误；  
    C、实验时，先接通打点计时器的电源再放开木块，故C错误； 
    D、根据平衡条件可知，与质量大小无关，当通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度，故D正确；
    选择：AD；
    ②按照教材上的理论若以砝码桶及砝码作为小木块的外力，则有 a=$\frac{mg}{M}$，而实际实验过程中砝码桶及砝码也与小木块一起做匀加速运动，即对砝码桶及砝码有mg-T=ma，对小木块有T=Ma．综上有：小物块的实际的加速度为 a=$\frac{mg}{M+m}$＜$\frac{mg}{M}$，只有当m＜＜M时，才能有效的保证实验的准确性；
    ③当没有平衡摩擦力时有：T-f=ma，故a=$\frac{1}{m}$T-μg，即图线斜率为$\frac{1}{m}$，纵轴截距的大小为μg．
    观察图线可知m甲小于m乙，μ甲大于μ乙；
    故答案为：①AD； ②远小于；③小于，大于．

    点评 本题主要考察“验证牛顿第二定律”的实验，要明确实验原理，特别是要明确系统误差的来源，知道减小系统误差的方法．

    练习册系列答案
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    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    13．如图为1、2两个不同闭合电路中两个不同电源的U-I图象，其中U为电源的路端电压，I为通过电源的电流，下列判断不正确的是（　　）
    A．发生短路时的电流I1＜I2
    B．发生断路时两电路中电源的路端电压相等
    C．电动势E1=E2，内阻r1＜r2
    D．当两电源的工作电流变化量相同时，电源1的路端电压变化小

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    9．如图所示的直角坐标系中有三块场区，其中第一、四象限内有宽度d未知的匀强电场，其场强大小为E，y轴是其左边界，场强方向沿x轴负向．第二象限有一个场强也为E，方向沿y轴负向的电场区域．第三象限有一个面积未知的矩形交变匀强磁场，磁感应强度为B=8T，每当电荷进入磁场区域后磁场方向不变，待下一次再进入此磁场区域时磁场方向恰好相反．现有一个质量m=2×10-4kg，电荷量为q=+1×10-4C的点电荷，以v0=2m/s的初速度从点P（0，$\sqrt{3}$）沿垂直y轴方向射入第二象限的电场中，接着从点Q（-2，0）进入第三象限，穿过矩形磁场区域后垂直y轴进入第四象限的有界电场中，此后电荷在此空间中周期性运动．若不计电荷的重力，试求：
    （1）电场强度E的大小；
    （2）第一、四象限中有界电场的最小宽度d和第三象限内矩形交变匀强磁场区域的最小面积；
    （3）电荷在此空间中运动的最小周期．

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    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    6．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、实验时若用打点计时器应先释放小车后接通电源
    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，测得F=m1g，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．砝码盘和砝码的总质量太大　　　　　　　　D．所用小车的质量太大
    （3）实验时，某同学遗漏了平衡摩擦力这一步骤，若轨道水平，他测量得到的$\frac{1}{{m}_{2}}$-a图象，如图3．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=$\frac{1}{gk}$．
    （4）实验中打出的纸带如图4所示．相邻计数点间的时间是0.1s，图中长度单位是cm，由此可以算出小车运动的加速度是0.46m/s2．

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    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    13．某物理课外小组利用图（a）中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系．图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码．本实验中可用的钩码共有N=5个，每个质量均为0.010kg．实验步骤如下：

    （1）将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物快，使小车（和钩码）可以在木板上匀速下滑．
    （2）将n（依次取n=1，2，3，4，5）个钩码挂在轻绳右端，其余N-n个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行．释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制s-t图象，经数据处理后可得到相应的加速度a．
    （3）对应于不同的n的a值见下表．n=2时的s-t图象如图（b）所示；由图（b）求出此时小车的加速度（保留2位有效数字），将结果填入下表．
    n12345
    a/m•s-20.200.580.781.00
    （4）利用表中的数据在图（c）中补齐数据点，并作出a-n图象．从图象可以看出：当物体质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比．
    （5）利用a-n图象求得小车（空载）的质量为0.45kg（保留2位有效数字，重力加速度取g=9.8m•s-2）．
    （6）若以“保持木板水平”来代替步骤（1），下列说法正确的是BC（填入正确选项前的标号）
    A．a-n图线不再是直线
    B．a-n图线仍是直线，但该直线不过原点
    C．a-n图线仍是直线，但该直线的斜率变大．

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    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    3．在探究物体的加速度与物体所受外力、物体质量间的关系时，采用如图1所示的实验装置，小车以及车中的砝码质量用M表示，盘以及盘中的砝码质量用m表示．

    （1）实验过程中，电火花计时器接在频率为f=50Hz的交流电源上，调整定滑轮高度，使细线与长木板平行．
    （2）若已平衡好摩擦，在小车做匀加速直线运动过程中，绳子拉力FT=$\frac{Mmg}{M+m}$，当M与m的大小关系满足M＞＞m时，才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力．
    （3）某小组同学先保持盘及盘中的砝码质量m一定来做实验，其具体操作步骤如下，以下做法正确的是C．
    A．平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上
    B．每次改变小车的质量时，需要重新平衡摩擦力
    C．实验时，先接通打点计时器的电源，再放开小车
    D．用天平测出m以及M，小车运动的加速度可直接用公式$a=\frac{mg}{M}$求出
    （4）某小组同学保持小车以及车中的砝码质量M一定，探究加速度a与所受外力F的关系时，由于他们操作不当，这组同学得到的a-F关系图象如图2所示，①图线不过原点的原因是没平衡摩擦力；②图线上端弯曲的原因是不满足M＞＞m．
    （5）某小组在操作完全正确且满足（2）中质量关系的情况下，图3为实验时小车在长木板上带动纸带运动打出的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6为计数点，相邻计数点间还有4个打点未画出．从纸带上测出x1=3.20cm，x2=4.52cm、x5=8.42cm、x6=9.70cm．则小车加速度大小a=1.30m/s2（保留三位有效数字）

    （6）（5）中实验小组用所得数据探究动能定理，测得上图纸带计数点1、5间距离为x，该小组最终要验证的数学表达式为mgx=$\frac{1}{200}$Mf2[（x5+x6）2-（x1+x2）2]．（用m、M、f，x、x1、x2、x5、x6以及重力加速度g表示）

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    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    10．某实验小组利用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系．
    （1）下列做法正确的是AC（填字母代号）．
    A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行
    B．将砝码桶通过定滑轮拴在木块上，调节木板倾斜程度用以平衡木块受到的滑动摩擦力
    C．实验时应使砝码桶及桶内砝码的总质量远小于木块和木块上砝码的总质量
    D．通过增减木块上的砝码改变质量时，需要重新调节木板倾斜程度
    （2）某次实验时得到的一条纸带如图乙所示，A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点，纸带上面放置的是最小刻度为1mm的刻度尺．已知打点计时器电源频率为50Hz．则这次实验中木块运动的加速度是5.0m/s2，打下点F时对应的速度是0.70m/s．

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    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    7．在“用描迹法画出电场中平面上的等势线”的实验中，给出的器材为：木板N、白纸、复写纸、导电纸各一张，电动势为12V内阻不计的电源E，用作电极的金属柱状结点A和圆环状金属圈B各一个（放置在导电纸上并能够与导电纸接触良好），滑线变阻器R，量程为6V内阻很大的直流电压表，开关K一个，如图所示．现在要用这些仪器模拟描绘，独立的点电荷形成的电场中，等势线的分布情况．
    ①请在现有的图中连线，画出该实验电路的完整原理图．
    ②本实验中，在木板的上方，三种纸张自下而上的摆放顺序是A
    A．白纸、复写纸、导电纸　B．导电纸、白纸、复写纸　C．复写纸、白纸、导电纸
    ③下面是主要的实验操作步骤，将所缺的内容填写在横线上方．
    a．接好实际的实验电路．
    b．调整滑动变阻器，使滑动头靠近D（填C或D）．
    c．合上电键K，并将探针P和A相接触，调整滑动变阻器，使电压表的读数为5V左右的确定值．
    d．用探针压印的方法把A、B的位置标记在白纸上．画一线段连接AB两极，在连线上选取相邻的点间的电势差相等的4个点作为基准点，用探针把它们的位置压印在白纸上．
    e．将探针与某一基准点相接触，读出电压表的示数U1，移动探针，若探针触到某一点时，发现电压表的指针仍在U1处，用探针把这一点位置也压印在白纸上．用相同的方法找出此基准点的其它若干等势点．
    f．重复步骤e，找出其它3个基准点对应的若干等势点．
    g．取出白纸画出这4个基准点所各自对应的等势线．
    ④在理想情况下本实验所画出的等势线形状应该为B．
    A．疏密均匀的同心圆
    B．疏密不均匀的同心圆
    C．疏密均匀的平行线
    D．疏密不均匀的平行线．

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    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    8．为了探究质量一定时加速度与力的关系，一个同学利用拉力传感器设计了如图1所示的实验装置．
    （1）实验时，一定要进行的操作是BD．
    A．为减小误差，实验中一定要保证钩码的质量m远小于小车的质量M．
    B．将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力．
    C．小车靠近打点计时器，先释放小车，再接通电源，打出一条纸带，同时记录拉力传感器的示数．
    D．改变钩码的质量，打出几条纸带．
    （2）图2为上述实验中打下的一条纸带，A点为小车刚释放时打下的起始点，每两点间还有四个计时点未画出，测得AB=2.0cm、AC=8.0cm、AE=32.0cm，打点计时器的频率为50Hz，则小车的加速度4.0m/s2．（结果保留两位有效数字）

    （3）以拉力传感器的示数F为横坐标，加速度 F1为纵坐标，画出的 F2图象是一条直线，测得图线的斜率为F′，则小车的质量为$\frac{1}{k}$．

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