10．某實驗小組在“探究加速度與物體受力的關(guān)系”實驗中，設(shè)計出如下的實驗方案，其實驗裝置如圖1所示．已知小車質(zhì)量M=214.6g，砝碼盤質(zhì)量m0=7.8g，所使用的打點計時器交流電頻率f=50Hz．其實驗步驟是：
A．按圖中所示安裝好實驗裝置；
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；
C．取下細(xì)繩和砝碼盤，記下砝碼盤中砝碼的質(zhì)量m；
D．將小車置于打點計時器旁，先接通電源，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，改變砝碼盤中砝碼的質(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．

回答下列問題：
（1）按上述方案做實驗，是否要求砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量？否（填“是”或“否”）．
（2）某同學(xué)將有關(guān)測量數(shù)據(jù)填入他所設(shè)計的如表格中
次數(shù)12345
砝碼盤中砝碼的重力F/N0.100.200.290.390.49
小車的加速度a/（m•s-2）0.881.441.842.382.89
他根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在圖2中畫出a-F圖象造成圖線不過坐標(biāo)原點的一條最主要原因是在計算小車所受的合外力時未計入砝碼盤的重力，從該圖線延長線與橫軸的交點可求出的物理量是砝碼盤的重力，其大小為0.08N．

分析 （1）根據(jù)小車做勻速運(yùn)動列出方程，對合外力進(jìn)行分析即可求解；
（2）由圖象可知，當(dāng)外力為零時，物體有加速度，通過對小車受力分析即可求解．

解答 解：（1）當(dāng)物體小車勻速下滑時有：
mgsinθ=f+（m+m0）g
當(dāng)取下細(xì)繩和砝碼盤后，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（m+m0）g，
由此可知該實驗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）由圖象可知，當(dāng)外力為零時，物體有加速度，這說明在計算小車所受的合外力時未計入砝碼盤的重力、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，所以交點的大小為0.08N．
故答案為：（1）否；（2）在計算小車所受的合外力時，未計入砝碼盤的重力；砝碼盤的重力；0.08 N．

點評 解答實驗問題的關(guān)鍵是正確理解實驗原理，加強(qiáng)基本物理知識在實驗中的應(yīng)用，同時不斷提高應(yīng)用數(shù)學(xué)知識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：選擇題

3．以下是關(guān)于彈力的幾種說法正確的是（　�。�
A．只要兩個物體接觸就一定產(chǎn)生彈力
B．兩個接觸的物體間不一定產(chǎn)生彈力
C．只要物體發(fā)生形變就能產(chǎn)生彈力
D．兩個物體間不需要接觸也能產(chǎn)生彈力

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科目：高中物理 來源： 題型：實驗題

1．如圖1所示的實驗裝置可以探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系．小車上固定一個盒子，盒子內(nèi)盛有沙子．沙桶的總質(zhì)量（包括桶以及桶內(nèi)沙子質(zhì)量）記為m，小車的總質(zhì)量（包括車、盒子及盒內(nèi)沙子質(zhì)量）記為M．平衡摩擦力后完成下列實驗．
（1）驗證在質(zhì)量不變的情況下，加速度與合外力成正比：從盒子中取出一些沙子，裝入沙桶中，稱量并記錄沙桶的總重力mg，將該力視為合外力F，對應(yīng)的加速度a則從打下的紙帶中計算得出．多次改變合外力F的大小，每次都會得到一個相應(yīng)的加速度．本次實驗中，桶內(nèi)的沙子取自小車中，故系統(tǒng)的總質(zhì)量不變．以合外力F為橫軸，以加速度a為縱軸，畫出a-F圖象，圖象是一條過原點的直線．

①a-F圖象斜率的物理意義是$\frac{1}{M+m}$．
②你認(rèn)為把沙桶的總重力mg當(dāng)作合外力F是否合理？答：合理．（填“合理”或“不合理”）
③本次實驗中，是否應(yīng)該滿足M?m這樣的條件？答：否（填“是”或“否”）；理由是因為實驗的研究對象是整個系統(tǒng)，系統(tǒng)受到的合外力就等于mg．
（2）驗證在合外力不變的情況下，加速度與質(zhì)量成反比：保持桶內(nèi)沙子質(zhì)量m不變，在盒子內(nèi)添加或去掉一些沙子，驗證加速度與質(zhì)量的關(guān)系．本次實驗中，桶內(nèi)的沙子總質(zhì)量不變，故系統(tǒng)所受的合外力不變．用圖象法處理數(shù)據(jù)時，以加速度a為縱橫，應(yīng)該以M+m倒數(shù)為橫軸
（3）如圖2所示是某一次打點計時器打出的一條記錄小車運(yùn)動的紙帶．取計數(shù)點A、B、C、D、E、F、G．紙帶上兩相鄰計數(shù)點的時間間隔為T=0.10s，用刻度尺測量出各相鄰計數(shù)點間的距離分別為AB=1.50cm，BC=3.88cm，CD=6.26cm，DE=8.67cm，EF=11.08cm，F(xiàn)G=13.49cm，則小車的加速度大小a=2.4 m/s2，打紙帶上C點時小車的瞬時速度大小vC=0.51m/s．（結(jié)果保留二位有效數(shù)字）

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科目：高中物理 來源： 題型：實驗題

18．某同學(xué)在實驗室用如圖1所示的裝置來探究加速度與力的關(guān)系．
（1）實驗中，為了探究加速度與合力的關(guān)系，應(yīng)該保持小車質(zhì)量不變．
（2）實驗中，將砝碼和小桶的總重力mg當(dāng)成小車所受的合外力，能這樣處理應(yīng)滿足B．
A．實驗時將木板墊起，使小車勻速下滑，以平衡摩擦力，此時應(yīng)掛上小桶，但不用連接紙帶
B．實驗時將木板墊起，使小車勻速下滑，以平衡摩擦力，此時不應(yīng)掛小桶，但得連接紙帶，并接通電源
C．使砝碼和小桶的總質(zhì)量m遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小車的質(zhì)量M
D．使砝碼和小桶的總質(zhì)量m遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M
（3）某同學(xué)采用V-t圖象來求加速度．如圖2為實驗中打出的一條紙帶的一部分，紙帶上標(biāo)出了連續(xù)的3個計數(shù)點，依次為B、C、D，相鄰計數(shù)點之間還有4個計時點沒有標(biāo)出．打點計時器接在頻率為50hz的交流電源上，打點計時器打C點時，小車的速度為0.44m/s；（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

（4）其余各點的速度都標(biāo)在了v-t坐標(biāo)系中，如圖3所示．t=0.1s時，打點計時器恰好打B點．請你將上問中所得結(jié)果標(biāo)在下圖所示的坐標(biāo)系中，并做出小車運(yùn)動的v-t圖線．
（5）利用圖線求出小車運(yùn)動的加速度a=1.0m/s2（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．
（6）本實驗中，某學(xué)生根據(jù)實驗數(shù)據(jù)做出了如圖4所示的a-F圖象，試分析該圖象不過原點及后面出現(xiàn)彎曲的原因平衡摩擦力過度；砂和砂桶的質(zhì)量太大．

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

5．如圖所示，一物塊受到一個水平力F作用靜止于斜面上，此力F的方向與斜面平行，如果將力F撤除，下列對物塊的描述正確的是（　�。�
A．物塊將沿斜面下滑B．物塊所受的摩擦力方向改變
C．物塊立即獲得加速度D．物塊受到的摩擦力變大

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科目：高中物理 來源： 題型：實驗題

15．某同學(xué)“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實驗裝置如圖1所示．
①在平衡小車與桌面之間摩擦力的過程中，打出了一條紙帶如圖2所示．計時器打點的時間間隔為T=0.02s．從比較清晰的點起，每5個點取一個計數(shù)點，該段紙帶中最先打出的是第4個計數(shù)點．量出相鄰計數(shù)點之間的距離分別為S1=3.52cm，S2=3.68cm，S3=3.83cm，則該小車的加速度大小的計算公式a=$\frac{{s}_{3}-{s}_{1}}{50{T}^{2}}$．（用S1和S3、T來表示）為平衡摩擦力，應(yīng)增大（選填“增大”或“減小”）長木板與水平桌面的夾角．

②平衡摩擦力后，讓小車停在打點計時器附近，掛上質(zhì)量為m1的砝碼盤，往砝碼盤中加一個質(zhì)量為20g的砝碼，接通計時器電源，釋放小車，取下紙帶，測量小車的加速度．然后再往砝碼盤添加砝碼，重復(fù)上面的操作．當(dāng)?shù)刂亓铀俣热=10m/s2，得到小車的加速度a與砝碼盤中砝碼總重力F的實驗數(shù)據(jù)如表：
次數(shù)12345
砝碼盤中砝碼總重力F（N）0.200.400.600.801.00
加速度a（m•s-2）0.190.310.390.520.60
該同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)描出5組數(shù)據(jù)對應(yīng)的5個點，連線作出了a-F的關(guān)系圖象如圖3所示．
③根據(jù)該同學(xué)作出的a-F的關(guān)系圖象，請問該實驗中小車的質(zhì)量M=2.0kg；
砝碼盤的質(zhì)量m1=20g  （均保留兩位有效數(shù)字）
④已知該同學(xué)在平衡摩擦阻力時操作正確，根據(jù)提供的試驗數(shù)據(jù)作出的α-F圖線不通過原點，請說明主要原因：未計入砝碼盤的重力．

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

2．在行車過程中遇到緊爭剎車，乘員可能會由于慣性而受到傷害，為此新交通法規(guī)定行車過程中必須系安全帶．假設(shè)某次急剎過程中，由于安全帶作用，使質(zhì)量為60kg的乘員在3s內(nèi)速度由108km/h降到0，此過程中安全帶對乘員的作用力約為（　�。�
A．200NB．400NC．600ND．800N

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19．在“探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m之間的定量關(guān)系”的實驗中，甲、乙兩個實驗小組分別采用不同的實驗器材進(jìn)行實驗：

（Ⅰ）實驗小組甲采用圖甲的實驗裝置探究加速度a與質(zhì)量m之間的定量關(guān)系，圖中A為小車（質(zhì)量為m1），B為電火花計時器，C為重物（質(zhì)量為m2），D為一端帶有定滑輪的長方形木板，實驗中把重物C的重量作為細(xì)繩對小車的拉力，則
①質(zhì)量m1、m2應(yīng)滿足的關(guān)系是：m1遠(yuǎn)大于m2；（選填“遠(yuǎn)大于”或“遠(yuǎn)小于”）
②需要平衡摩擦力．（選填“需要”或“不需要”）
（Ⅱ）實驗小組乙探究加速度a與物體所受合力F之間的定量關(guān)系，他們在圖甲的小車上固定了能將數(shù)據(jù)進(jìn)行無線傳輸?shù)睦鞲衅�，并將傳感器的�?shù)據(jù)傳輸給計算機(jī)，可在計算機(jī)上直接讀出繩對小車?yán)的大小，其它器材相同，則
①此實驗裝置不需要（選填“需要”或“不需要”）滿足小組甲的條件①；
②通過實驗數(shù)據(jù)畫出a-F圖象如圖乙所示，圖線不過坐標(biāo)原點的主要原因可能是C
A．小車的質(zhì)量m1較小
B．重物的質(zhì)量m2較大
C．平衡摩擦力時木板的傾角偏大
D．平衡摩擦力時木板的傾角偏小
（Ⅲ）圖丙為某次實驗得到的紙帶，已知實驗所用電源的頻率為50Hz．根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為3.2m/s2．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

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科目：高中物理 來源： 題型：實驗題

20．（1）某同學(xué)在做“驗證力的平行四邊形定則”實驗中，其中有疏漏的步驟是AC
A．在水平方木板上固定一張白紙，用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點，另一端拴上兩條細(xì)繩，并用兩個彈簧秤勾住細(xì)繩，互成角度的前拉，使結(jié)點到達(dá)某一位置O，記錄下O點的位置，讀出兩個彈簧秤的示數(shù)；
B．按選好的標(biāo)度，用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧秤的拉力F1和F2的圖示，并用平行四邊形定則求出合力F；
C．只用一只彈簧秤，通過細(xì)繩拉橡皮條使其伸長，讀出彈簧秤的示數(shù)，記下細(xì)繩的方向，按同一標(biāo)度作出這個力F′的圖示．
D．比較力F′和F的大小和方向，看他們是否相同，得出結(jié)論．
（2）“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實驗裝置如圖（1）所示．

①在平衡小車與桌面之間摩擦力的過程中，打出了一條紙帶如圖（2）所示．打點計時器打點的時間間隔為0.02s．從比較清晰的點起，每5個點取一個計數(shù)點，量出相鄰計數(shù)點之間的距離，則計數(shù)點2的速度為v=0.36m/s，該小車的加速度a=0.16m/s2．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
②平衡摩擦力后，改變砝碼盤中砝碼的數(shù)量，多次重復(fù)測量，在某次實驗中根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)可畫出a-F關(guān)系圖線（如圖（3）所示）．此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因C
A．小車與軌道之間存在摩擦
B．導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)
C．砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量太大
D．所用小車的質(zhì)量太大．

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同步練習(xí)冊答案