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(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示．
①在平衡小車與桌面之間摩擦力的過(guò)程中，打出了一條紙帶如圖2所示．計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為T(mén)=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)，該段紙帶中最先打出的是第4個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)．量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)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(jì)算公式a=$\frac{{s}_{3}-{s}_{1}}{50{T}^{2}}$．（用S1和S3、T來(lái)表示）為平衡摩擦力，應(yīng)增大（選填“增大”或“減小”）長(zhǎng)木板與水平桌面的夾角．

②平衡摩擦力后，讓小車停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近，掛上質(zhì)量為m1的砝碼盤(pán)，往砝碼盤(pán)中加一個(gè)質(zhì)量為20g的砝碼，接通計(jì)時(shí)器電源，釋放小車，取下紙帶，測(cè)量小車的加速度．然后再往砝碼盤(pán)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(pán)中砝碼總重力F的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表：
次數(shù)12345
砝碼盤(pán)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描出5組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的5個(gè)點(diǎn)，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(qǐng)問(wèn)該實(shí)驗(yàn)中小車的質(zhì)量M=2.0kg；
砝碼盤(pán)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(shí)操作正確，根據(jù)提供的試驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的α-F圖線不通過(guò)原點(diǎn)，請(qǐng)說(shuō)明主要原因：未計(jì)入砝碼盤(pán)的重力．

分析 ①應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論△x=at2可以求出加速度；
③應(yīng)用牛頓第二定律求出圖象的函數(shù)表達(dá)式，然后求出質(zhì)量；
④根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)步驟分析實(shí)驗(yàn)誤差．

解答 解：①每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔：t=5T，由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論△x=at2可知，加速度：a=$\frac{{s}_{3}-{s}_{1}}{2{t}^{2}}$=$\frac{{s}_{3}-{s}_{1}}{50{T}^{2}}$；
由于紙帶最先打下第4個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，可以判斷紙帶運(yùn)動(dòng)性質(zhì)是減速，說(shuō)明傾斜角過(guò)小，要平衡摩擦力則應(yīng)該增大傾斜角．
③由于研究的是加速度與砝碼盤(pán)中砝碼總重力F的關(guān)系，則根據(jù)牛頓第二定律，加速度的表達(dá)式應(yīng)為：a=$\frac{1}{M}$F+$\frac{{m}_{1}g}{M}$，
則a-F圖的斜率k=$\frac{1}{M}$，截距：b=$\frac{{m}_{1}g}{M}$，
通過(guò)圖象選擇距離較遠(yuǎn)的兩個(gè)點(diǎn)可得：M=$\frac{1}{k}$=2.0kg，b=$\frac{{m}_{1}g}{M}$=0.1，則m1=0.02kg=20g．
④由函數(shù)表達(dá)式可知圖象不過(guò)原點(diǎn)是因?yàn)楹狭Ρ緫?yīng)包括砝碼盤(pán)重力m1g，而本題中沒(méi)有計(jì)入．
故答案為：①$\frac{{s}_{3}-{s}_{1}}{50{T}^{2}}$；增大；③2.0；20；④未計(jì)入砝碼盤(pán)的重力．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)，知道實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)即可解題，平時(shí)要注意基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)與掌握；應(yīng)用牛頓第二定律求出圖象的函數(shù)表達(dá)式是求質(zhì)量的前提與關(guān)鍵．

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：選擇題

8．如圖所示，平行板電容器與直流電源連接，下極板接地．一帶電油滴位于容器中的P點(diǎn)且恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)將下極板豎直向下緩慢地移動(dòng)一小段距離，則（　�。�
A．帶電油滴將豎直向上運(yùn)動(dòng)
B．帶電油滴的機(jī)械能將增加
C．該帶電油滴在P點(diǎn)的電勢(shì)能減小
D．電容器的電容增加，極板帶電量增加

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

6．要驗(yàn)證“當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的加速度與它所受的合外力成正比”這一物理規(guī)律．給定的器材如下：一傾角可以調(diào)節(jié)的長(zhǎng)斜面（如圖）、小車、計(jì)時(shí)器一個(gè)、米尺．
（1）填入適當(dāng)?shù)墓交蛭淖郑晟埔韵聦?shí)驗(yàn)步驟（不考慮摩擦力的影響）：
①小車自斜面上方一固定點(diǎn)A1從靜止開(kāi)始下滑至斜面底端A2，記下所用的時(shí)間t
②用米尺測(cè)量A1與A2之間的距離s，則小車的加速度a=$\frac{2s}{{t}^{2}}$．
③用米尺A1相對(duì)于A2的高h(yuǎn)．設(shè)小車所受重力為mg，則小車所受的合外力F=mg$\frac{h}{s}$．④改變斜面傾角（或填h的數(shù)值），重復(fù)上述測(cè)量．
⑤以h為橫坐標(biāo)，$\frac{1}{{t}^{2}}$為縱坐標(biāo)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作用作圖．如能得到一條過(guò)原點(diǎn)的直線，則可以驗(yàn)證“當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的加速度與它所受的合外力成正比”這一規(guī)律．
（2）在探究如何消除上述實(shí)驗(yàn)中摩擦阻力影響的過(guò)程中，某同學(xué)設(shè)計(jì)的方案是：
①調(diào)節(jié)斜面傾角，使小車在斜面上勻速下滑．測(cè)量此時(shí)A1點(diǎn)相對(duì)于斜面底端A2的高度ho．
②進(jìn)行（1）中的各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)
③計(jì)算與作圖時(shí)用（h-ho）代替h．
對(duì)此方案有以下幾種評(píng)論意見(jiàn)：
A、方案正確可行
B、方案的理論依據(jù)正確，但利用所給的器材無(wú)法確定小車在斜面上是否做勻速運(yùn)動(dòng)．
C、方案的理論依據(jù)有問(wèn)題，小車所受摩擦力與斜面傾角有關(guān)．
其中合理的意見(jiàn)是C．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

3．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)探究小車的加速度a與小車所受拉力F及質(zhì)量m關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，圖（a）為實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖．（所用交流電的頻率為50Hz）

①為了研究加速度和質(zhì)量的關(guān)系，在實(shí)驗(yàn)中必須采用控制變量法，應(yīng)保持拉力F不變，用砂桶及砂所受的重力作為小車所受的拉力，圖（b）為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖，圖中相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為0.64 m/s2．（保留三位有效數(shù)字）
②在本次實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)小組通過(guò)改變小車質(zhì)量共做了8組實(shí)驗(yàn)，得到下表所示的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)分析表中數(shù)據(jù)，你得出的結(jié)論是：在小車所受外力不變的條件下，加速度與質(zhì)量成反比例關(guān)系．
實(shí)驗(yàn)序號(hào)12345678
小車加速度a/（m•s-2）0.6330.5720.4970.4180.3320.2500.1670.101
小車質(zhì)量m/kg0.250.290.330.400.500.711.001.67
現(xiàn)需通過(guò)圖象進(jìn)一步驗(yàn)證你的結(jié)論，可利用表格數(shù)據(jù)作圖，應(yīng)在坐標(biāo)紙中畫(huà)出a-$\frac{1}{m}$?圖線．
?在某次實(shí)驗(yàn)中為研究加速度和力的關(guān)系，根據(jù)測(cè)得的多組數(shù)據(jù)可畫(huà)出a-F關(guān)系圖線，如圖所示．此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是C．
A．小車與木板之間存在摩擦
B．木板保持了水平狀態(tài)
C．所掛砂桶及砂的總質(zhì)量太大
D．所用小車的質(zhì)量太大．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

10．某實(shí)驗(yàn)小組在“探究加速度與物體受力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)出如下的實(shí)驗(yàn)方案，其實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示．已知小車質(zhì)量M=214.6g，砝碼盤(pán)質(zhì)量m0=7.8g，所使用的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器交流電頻率f=50Hz．其實(shí)驗(yàn)步驟是：
A．按圖中所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置；
B．調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板的傾角，輕推小車后，使小車能沿長(zhǎng)木板向下做勻速運(yùn)動(dòng)；
C．取下細(xì)繩和砝碼盤(pán)，記下砝碼盤(pán)中砝碼的質(zhì)量m；
D．將小車置于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器旁，先接通電源，再放開(kāi)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(pán)，改變砝碼盤(pán)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(wèn)題：
（1）按上述方案做實(shí)驗(yàn)，是否要求砝碼和砝碼盤(pán)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(cè)量數(shù)據(jù)填入他所設(shè)計(jì)的如表格中
次數(shù)12345
砝碼盤(pán)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(huà)出a-F圖象造成圖線不過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一條最主要原因是在計(jì)算小車所受的合外力時(shí)未計(jì)入砝碼盤(pán)的重力，從該圖線延長(zhǎng)線與橫軸的交點(diǎn)可求出的物理量是砝碼盤(pán)的重力，其大小為0.08N．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

20．用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置做“探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)：
（1）面列出了一些實(shí)驗(yàn)器材：
電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、帶滑輪的長(zhǎng)木板、墊塊、小車和砝碼、砂和砂桶．除以上器材外，還需要的實(shí)驗(yàn)器材有：ACD．（多選）
A．天平（附砝碼）
B．秒表
C．刻度尺（最小刻度為mm）
D．低壓交流電源
（2）實(shí)驗(yàn)中，需要平衡小車和紙帶運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的阻力，正確的做法是C．
A．小車放在木板上，把木板一端墊高，調(diào)節(jié)木板的傾斜程度，使小車在不受繩的拉力時(shí)沿木板做勻速直線運(yùn)動(dòng)．
B．小車放在木板上，掛上砂桶，把木板一端墊高，調(diào)節(jié)木板的傾斜程度，使小車在砂桶的作用下沿木板做勻速直線運(yùn)動(dòng)．
C．小車放在木板上，后面固定一條紙帶，紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．把木板一端墊高，調(diào)節(jié)木板的傾斜程度，使小車在不受繩的拉力時(shí)能拖動(dòng)紙帶沿木板做勻速直線運(yùn)動(dòng)．
（3）實(shí)驗(yàn)中，為了保證砂和砂桶所受的重力近似等于使小車做勻加速運(yùn)動(dòng)的拉力，砂和砂桶的總質(zhì)量m與小車和車上砝碼的總質(zhì)量M之間應(yīng)滿足的條件是m＜＜M．這樣，在改變小車上砝碼的質(zhì)量時(shí)，只要砂和砂桶質(zhì)量不變，就可以認(rèn)為小車所受拉力幾乎不變．
（4）如圖2為某次實(shí)驗(yàn)紙帶，在相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間都有四個(gè)打點(diǎn)未畫(huà)出，用刻度尺測(cè)得：
S1=0.55cm，S2=0.94cm，S3=1.35cm，S4=1.76cm，S5=2.15cm，S6=2.54cm．

①相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.1 s；
②計(jì)數(shù)點(diǎn)“6”和“7”的位移S7比較接近于C（填“A、B、C、D”序號(hào)）
A．2.76cm      B.2.85cm      C.2.96cm       D.3.03cm
③打下“3”點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度v3=0.16 m/s；小車的加速度a=0.40 m/s2．（計(jì)算結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）
（5）某小組在研究“外力一定時(shí)，加速度與質(zhì)量的關(guān)系”時(shí)，保持砂和砂桶質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量M，分別記錄小車加速度a與其質(zhì)量M的數(shù)據(jù)．在分析處理數(shù)據(jù)時(shí)，該組同學(xué)產(chǎn)生分歧：甲同學(xué)認(rèn)為根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以作出小車加速度a與其質(zhì)量M的圖象，如圖3（甲），然后由圖象直接得出a與M成反比．乙同學(xué)認(rèn)為應(yīng)該繼續(xù)驗(yàn)證a與其質(zhì)量倒數(shù)1/M是否成正比，并作出小車加速度a與其質(zhì)量倒數(shù)1/M的圖象，如圖3（乙）所示．你認(rèn)為同學(xué)乙（選填“甲”或“乙”）的方案更合理．

（6）另一小組在研究“小車質(zhì)量一定時(shí)，加速度與質(zhì)量的關(guān)系”時(shí)，用改變砂的質(zhì)量的辦法來(lái)改變對(duì)小車的作用力F，然后根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)作出a-F圖象，如圖4所示．發(fā)現(xiàn)圖象既不過(guò)原點(diǎn)，末端又發(fā)生了彎曲，可能原因是B．
A．平衡摩擦力時(shí)，木板的傾斜角度過(guò)大，且砂和砂桶的質(zhì)量較大
B．平衡摩擦力時(shí)，木板的傾斜角度過(guò)小，且砂和砂桶的質(zhì)量較大
C．沒(méi)有平衡摩擦力，且小車質(zhì)量較大
D．平衡摩擦力時(shí)，木板的傾斜角度過(guò)小，且小車質(zhì)量較大．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

7．有四個(gè)實(shí)驗(yàn)小組完成用“控制變量法”探究“加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)：
（1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，需要保持F不變．
（2）（多選）為了驗(yàn)證“加速度與物體質(zhì)量成反比”的猜想，采用圖象法處理數(shù)據(jù)．圖1是四個(gè)小組描繪出的不同圖象，你覺(jué)得能夠準(zhǔn)確驗(yàn)證

上述猜想的圖象有BC
（3）某小組用接在50Hz交流電源上的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定小車的加速度時(shí)，得到一條如圖2所示的紙帶，按時(shí)間順序取0、1、2、3、4、5、6共7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)．0到6每相鄰兩記數(shù)點(diǎn)間各有四個(gè)打印點(diǎn)未畫(huà)出．測(cè)得相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離依次為s1=1.40cm，s2=1.90cm，s3=2.38cm，s4=2.88cm，s5=3.39cm，s6=3.87cm．則物體的加速度0.50m/s2．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
 

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：多選題

4．如圖甲所示，Q1、Q2為兩個(gè)被固定的點(diǎn)電荷，其中Q1帶負(fù)電，a、b兩點(diǎn)在它們連線的延長(zhǎng)線上．現(xiàn)有一帶負(fù)電的粒子以一定的初速度沿直線從a點(diǎn)開(kāi)始經(jīng)b點(diǎn)向遠(yuǎn)處運(yùn)動(dòng)（粒子只受電場(chǎng)力作用），粒子經(jīng)過(guò)a、b兩點(diǎn)時(shí)的速度分別為va、vb，其速度圖象如圖乙所示．以下說(shuō)法中正確的是（　　）
A．Q2一定帶正電
B．Q2的電量一定大于Q1的電量
C．b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度一定為零
D．整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，粒子的電勢(shì)能先減小后增大

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

5．為了探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，甲、乙、丙三位同學(xué)分別設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，小車總質(zhì)量用M表示（乙圖中M包括小車與傳感器，丙圖中M包括小車和與/J、車固連的滑輪），鉤碼總質(zhì)量用m表示．

（1）為便于測(cè)量合外力的大小，并得到小車總質(zhì)量一定時(shí)，小車的加速度與所受合外力成正比的結(jié)論，下列說(shuō)法正確的是BC．
A．三組實(shí)驗(yàn)中只有甲需要平衡摩擦力
B．三組實(shí)驗(yàn)都需要平衡摩擦力
C．三組實(shí)驗(yàn)中只有甲需要滿足所掛鉤碼的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量M的條件
D．三組實(shí)驗(yàn)都需要滿足所掛鉤碼的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量M的條件
（2）若乙、丙兩位同學(xué)發(fā)現(xiàn)某次測(cè)量中力傳感器和測(cè)力計(jì)讀數(shù)相同，通過(guò)計(jì)算得到小車加速度均為a，a=$\frac{1}{3}$g，g為當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋瑒t乙、丙兩人實(shí)驗(yàn)時(shí)所用小車總質(zhì)量之比為1：2，乙、丙兩人實(shí)驗(yàn)用的鉤碼總質(zhì)量之比為1：2．

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