15．用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置可以探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系．小車上固定一個(gè)盒子（圖中未畫出），盒子內(nèi)盛有砂子，小車的總質(zhì)量（包括車、盒子及盒內(nèi)砂子）記為m0，砂桶的總質(zhì)量（包括桶以及桶內(nèi)砂子）記為m
（1）驗(yàn)證“在質(zhì)量不變的情況下，加速度與合外力成正比”．從盒子中取出一些砂子，裝入砂桶中，稱量并記錄砂桶的總重力mg，將該力視為合外力F，對應(yīng)的加速度a則從打點(diǎn)紙帶中計(jì)算得到．多次改變合外力F的大小，每次都會得到一個(gè)相應(yīng)的加速度．以合外力F為橫軸、加速度a為縱軸畫出a-F圖象，圖象是一條過原點(diǎn)的直線．
①a-F圖象斜率的物理意義是$\frac{1}{m+{m}_{0}}$．
②你認(rèn)為把砂桶的總重力mg當(dāng)作合外力F是否合理？
答：合理（選填“合理”或“不合理”）．
（2）驗(yàn)證“在合外力不變的情況下，加速度與質(zhì)量成反比”．本次實(shí)驗(yàn)中，保持桶內(nèi)的砂子質(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(shí)，以加速度a為縱軸，以$\frac{1}{m+{m}_{0}}$（用字母表示）為橫軸，才能保證圖象是一條過原點(diǎn)的直線．

分析 （1）該實(shí)驗(yàn)研究的對象為系統(tǒng)，保持系統(tǒng)質(zhì)量不變，沙桶的重力等于系統(tǒng)所受的合力，改變重力即可改變系統(tǒng)所受的合力，從而可探究加速度與合力的關(guān)系．
（2）保持桶內(nèi)沙子質(zhì)量m不變，即保持系統(tǒng)所受的合力不變，在盒子內(nèi)添加或去掉一些沙子，即改變系統(tǒng)的質(zhì)量，所以研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，該質(zhì)量應(yīng)為系統(tǒng)的質(zhì)量．

解答 解：（1）①將車內(nèi)的沙子轉(zhuǎn)移到桶中，就保證了m0+m不變，即系統(tǒng)的總質(zhì)量不變，研究對象是整個(gè)系統(tǒng)，a=$\frac{mg}{m+{m}_{0}}$，可見a-F圖象斜率的物理意義是$\frac{1}{m+{m}_{0}}$；
系統(tǒng)的合外力就等于所懸掛沙桶的重力mg．
（2）探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系應(yīng)控制合外力F不變，由牛頓第二定律可知：a=$\frac{1}{m+{m}_{0}}$F，F(xiàn)不變，a與$\frac{1}{m+{m}_{0}}$成正比，為方便實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理．使作出的圖象直觀，應(yīng)作出a-$\frac{1}{m+{m}_{0}}$圖象，橫軸表示$\frac{1}{m+{m}_{0}}$．
故本題答案為：（1）①$\frac{1}{m+{m}_{0}}$；②合理；（2）$\frac{1}{m+{m}_{0}}$．

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵知道該實(shí)驗(yàn)研究的對象是系統(tǒng)，保證系統(tǒng)質(zhì)量不變，改變合力，可探究加速度和合力的關(guān)系．保持合力不變，改變系統(tǒng)質(zhì)量，可探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系．

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

8．關(guān)于電場、電場線的性質(zhì)，下列說法正確的是（　�。�
A．在電場中的任一點(diǎn)，電荷的受力方向，就是該點(diǎn)的電場方向
B．電場線較密的地方表明電場的較強(qiáng)
C．電場線就是帶電粒子在電場中的運(yùn)動軌跡
D．同一電場中的電場線可能相交

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科目：高中物理 來源： 題型：多選題

9．登上火星是人類的夢想，“嫦娥之父”歐陽自遠(yuǎn)透露：中國計(jì)劃于2020年登陸火星．地球和火星的公轉(zhuǎn)視為勻速圓周運(yùn)動．忽略行星自轉(zhuǎn)影響，火星和地球相比（　�。�
行星半徑/m質(zhì)量/kg公轉(zhuǎn)軌道半徑/m
地球6.4×1066.0×10241.5×1011
火星3.4×1066.4×10232.3×1011
A．火星的“第一宇宙速度”約為地球的第一宇宙速度的0.45倍
B．火星的“第一宇宙速度”約為地球的第一宇宙速度的1.4倍
C．火星公轉(zhuǎn)的向心加速度約為地球公轉(zhuǎn)的向心加速度的0.43倍
D．火星公轉(zhuǎn)的向心加速度約為地球公轉(zhuǎn)的向心加速度的0.28倍

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科目：高中物理 來源： 題型：解答題

3．某實(shí)驗(yàn)小組利用圖1所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系．

（1）下列做法正確的是AD（填字母代號）．
A．調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳緣K的細(xì)繩與長木板保持平行
B．在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時(shí)，將裝有砝碼的砝碼桶通過定滑輪拴在木塊上
C．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開木塊再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源
D．通過增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時(shí)，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度
（2）為使砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總重力在數(shù)值上近似等于木塊運(yùn)動時(shí)受到的拉力，應(yīng)滿足的條件是砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于木塊和木塊上砝碼的總質(zhì)量．（選填“遠(yuǎn)大于”、“遠(yuǎn)小于”或“近似等于”）
（3）甲、乙兩同學(xué)在同一實(shí)驗(yàn)室，各取一套圖示的裝置放在水平桌面上，木塊上均不放砝碼，在沒有平衡摩擦力的情況下，研究加速度a與拉力F的關(guān)系，分別得到圖2中甲、乙兩條直線．設(shè)甲、乙用的木塊質(zhì)量分別為m甲、m乙，甲、乙用的木塊與木板間的動摩擦因數(shù)分別為μ甲、μ乙，由圖可知，m甲小于m乙，μ甲大于μ乙．（選填“大于”、“小于”或“等于”）

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科目：高中物理 來源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

10．在探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)將實(shí)驗(yàn)器材組裝后，如圖1所示為釋放小車前瞬間的情景．
（1）在接通電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前，請你指出圖1中的錯(cuò)誤或不妥之處（寫出兩處即可）：沒有平衡摩擦力，使用直流電源．

（2）在平衡小車與桌面之間摩擦力的過程中，打出了一條紙帶．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)，用刻度尺測量計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖2所示．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz．求：
①從圖中所給的刻度尺上讀出A、B兩點(diǎn)間的距離s1=0.70cm；
②該小車的加速度a=0.2m/s2．
（3）平衡摩擦力后，將5個(gè)相同的砝碼都放在小車上．掛上砂桶，然后每次從小車上取一個(gè)砝碼添加到砂桶中，測量小車的加速度．小車的加速度a與砂桶中砝碼總重力F的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：
砂桶中砝碼總重力F（N）0.1960.3920.5880.7840.980
加速度a（m•s-2）0.691.181.662.182.70
①請根據(jù)該組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在答卷的坐標(biāo)紙作出a-F的關(guān)系圖象；
②根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的a-F圖線不通過原點(diǎn)的主要原因是平衡摩擦力過大．

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科目：高中物理 來源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

20．利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，某實(shí)驗(yàn)小組做了“探究加速度與合外力的關(guān)系”及“探究動能變化與合外力做功的關(guān)系”兩組實(shí)驗(yàn)．

在“探究加速度與合外力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，小車質(zhì)量為M、彈簧測力計(jì)示數(shù)為F，改變沙桶和沙子總質(zhì)量m，用紙帶測出小車加速度為a，得到多組a、F值．
（1）為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，下列做法正確的是AC（填序號）
A．首先要平衡摩擦力，使小車受到合力就是細(xì)繩對小車的拉力
B．沙桶和沙的總質(zhì)量要遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量
C．滑輪摩擦足夠小，繩的質(zhì)量足夠輕
D．每次改變拉小車?yán)蠖夹枰匦缕胶饽Σ亮?br />E．先釋放小車，后接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源開關(guān)
（2）圖乙為實(shí)驗(yàn)中打下的一條紙帶，A點(diǎn)為小車剛釋放時(shí)打下的起始點(diǎn)．每兩點(diǎn)間還有四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫出，測得AB=2.0cm、AC=8.0cm、AD=18.0cm、AE=32.0cm．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率為50Hz，則C點(diǎn)的速度為0.8m/s，小車的加速度為4m/s2．
（3）該實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)利用上述實(shí)驗(yàn)中一條比較理想的紙帶，從點(diǎn)跡清楚的某點(diǎn)開始記為0點(diǎn)，順次選取5個(gè)點(diǎn)，分別測量這5個(gè)點(diǎn)到0點(diǎn)之間的距離，并計(jì)算出它們與0點(diǎn)之間的速度平方差△v2（△v2=v2-v02）．如表：
 點(diǎn)跡s/cm △v2/m2•s-2 
 0//
1 1.60 0.04 
2 3.60 0.09 
 3 6.000.15 
 4 7.000.18 
 59.20 0.23 

由表中數(shù)據(jù)作出如圖8所示的圖象，由圖象可得實(shí)驗(yàn)結(jié)論為物體動能變化量正比于合外力做的功．

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科目：高中物理 來源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

7．某興趣小組設(shè)計(jì)出如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究小車的加速度跟合外力的關(guān)系，圖中與小車左端相連的是測力傳感器，小車放置在表面各處粗糙程度相同的水平長木板上，按甲圖裝配好實(shí)驗(yàn)器材，先測出小車運(yùn)動時(shí)所受摩擦阻力，逐漸向沙桶中添加細(xì)沙粒，當(dāng)觀察到小車剛開始運(yùn)動時(shí)，記下傳感器的最大示數(shù)為F0，可認(rèn)為摩擦阻力為F0．

（1）將小車放回初位置并用手按住，繼續(xù)向沙桶中添加一定量的沙粒，記下傳感器的示數(shù)F1，接通頻率外為50Hz的交流電源，使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作，然后釋放小車，打出一條紙帶，再繼續(xù)在桶中添加沙粒，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，打出多條紙帶，圖乙為某次實(shí)驗(yàn)打出的一條紙帶，紙帶上每相鄰的兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間都有四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫出，按時(shí)間順序取0、1、2、3、4、5、6六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，用刻度尺量出1、2、3、4、5、6點(diǎn)到0點(diǎn)的距離（單位：cm），分別標(biāo)注在相應(yīng)計(jì)數(shù)點(diǎn)的下方，則小車的加速度a=0.756m/s2，（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）
（2）算出各次小車的加速度和合力F（F=F1-F0），獲得多組數(shù)據(jù)，描繪小車加速度a與F的關(guān)系圖象，紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的摩擦可忽略，圖中可能正確的是AD．

（3）寫出一條提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確程度有益的建議：控制桶和砂的總質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車和傳感器的總質(zhì)量．

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科目：高中物理 來源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

4．在“探究物體的加速度與質(zhì)量關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)保持物體質(zhì)量不變，某小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，過程嚴(yán)謹(jǐn)、操作規(guī)范、測得數(shù)據(jù)十分理想，他們利用所測實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)按作圖要求作出的圖象基本上是一條過原點(diǎn)的直線，這說明在實(shí)驗(yàn)條件下，物體的加速度與質(zhì)量成反比關(guān)系．

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科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

5．如圖所示，物體的運(yùn)動分三段，第1、2s為第Ⅰ段，第 3、4s為第Ⅱ段，第5s為第Ⅲ段，則下列說法中正確的是（　�。�
A．第1s與第5s的速度方向相反
B．第1s的加速度大于第5s的加速度
C．第Ⅰ段與第Ⅲ段平均速度相等
D．第Ⅰ段和第Ⅲ段的加速度與速度的方向都相同

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同步練習(xí)冊答案