2020版高考物理一輪復習 全程訓練計劃 課練10 實驗：驗證牛頓第二定律（含解析）.doc

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實驗：驗證牛頓第二定律 小題狂練⑩ 小題是基礎　練小題　提分快 1.[2019寧夏長慶高級中學檢測]在“驗證牛頓第二定律”的實驗中，采用如圖所示的實驗裝置，小車及車中砝碼的質(zhì)量用M表示，砂和砂桶的質(zhì)量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動的紙帶計算出． (1)實驗中，為了使細線對小車的拉力大小等于小車所受的合外力，先調(diào)節(jié)長木板一端滑輪的高度，使細線與長木板平行．接下來還需要進行的一項操作是________． A．將長木板水平放置，讓小車連著已經(jīng)穿過打點計時器的紙帶，給打點計時器通電．改變砂桶中砂子的多少，使小車在砂和砂桶的牽引下運動，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動 B．將長木板的一端墊起適當?shù)母叨?，讓小車連著已經(jīng)穿過打點計時器的紙帶，撤去砂和砂桶，給打點計時器通電，輕推小車，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動 C．將長木板的一端墊起適當?shù)母叨龋啡ゼ垘б约吧昂蜕巴?，輕推小車，觀察判斷小車是否做勻速運動 (2)實驗中要進行質(zhì)量m和M的選取，以下最合理的一組是________． A．M＝200 g，m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、35 g、40 g B．M＝200 g，m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g C．M＝400 g，m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、35 g、40 g D．M＝400 g，m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g (3)已知打點計時器使用的交流電頻率為50 Hz，每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點未畫出，利用圖給數(shù)據(jù)可求出小車運動的加速度a＝________ m/s2.(結果保留三位有效數(shù)字) 答案：(1)B　(2)C　(3)1.58 解析：(1)為了使細線對小車的拉力大小等于小車所受的合外力，先調(diào)節(jié)長木板一端滑輪的高度，使細線與長木板平行．接下來還需要進行的一項操作是將長木板的一端墊起適當?shù)母叨龋屝≤囘B著已經(jīng)穿過打點計時器的紙帶，撤去砂和砂桶，給打點計時器通電，輕推小車，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動，即平衡摩擦力，B正確．(2)當m遠遠小于M時，即當砂和砂桶總質(zhì)量遠遠小于小車和砝碼的總質(zhì)量，細線的拉力大小近似等于砂和砂桶的總重力．因此最合理的一組是C.(3)相鄰的兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出，兩相鄰的計數(shù)點時間間隔為T＝0.1 s，利用勻變速直線運動的推論Δx＝aT2，得xDE－xAB＝3a1T2、xEF－xBC＝3a2T2，xCD－xOA＝3a3T2，則加速度應為a＝＝ m/s2＝1.58 m/s2. 2．[2019陜西省西安市長安一中模擬]如圖所示是某同學探究加速度與力的關系的實驗裝置．他在氣墊導軌上安裝了一個光電門B，滑塊上固定一遮光條，滑塊用細線繞過氣墊導軌左端的定滑輪與力傳感器相連，傳感器下方懸掛鉤碼，每次滑塊都從A處由靜止釋放．已知遮光條的寬度d＝2.25 mm. (1)下列不必要的一項實驗要求是________．(請?zhí)顚戇x項前對應的字母) A．應使A位置與光電門間的距離適當大些 B．應將氣墊導軌調(diào)節(jié)水平 C．應使細線與氣墊導軌平行 D．應使滑塊質(zhì)量遠大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量 (2)實驗時，將滑塊從A位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門B的時間t，若要得到滑塊的加速度，還需要測量的物理量是__________________________．(寫出物理量名稱及表示符號) (3)改變鉤碼質(zhì)量，測出對應的力傳感器的示數(shù)F和遮光條通過光電門的時間t，通過描點作出線性圖象，研究滑塊的加速度與力的關系，處理數(shù)據(jù)時應作出______圖象． 答案：(1)D　(2)A位置到光電門的距離L　(3)F－ 解析：(1)應使A位置與光電門間的距離適當大些，有利于減小誤差，故A是必要的；應將氣墊導軌調(diào)節(jié)水平，使拉力等于合力，故B是必要的；要保持細線方向與氣墊導軌平行，故C是必要的；拉力是直接通過力傳感器測量的，故與滑塊質(zhì)量和鉤碼質(zhì)量大小關系無關，故D是不必要的；(2)根據(jù)勻變速直線運動的位移速度公式得v2＝2aL，又因為v＝，解得a＝，故要測加速度還需要測出A位置到光電門的距離L；(3)根據(jù)牛頓第二定律得：a＝，解得：F＝，所以處理數(shù)據(jù)時應作出F－的圖象． 3．[2019重慶市重慶一中考試]某實驗小組設計如圖甲所示實驗裝置“探究加速度與力的關系”．已知小車的質(zhì)量M，砝碼盤的質(zhì)量m0，打點計時器使用的交流電頻率f＝50 Hz. (1)探究方案的實驗步驟 A．按圖甲安裝好實驗裝置； 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動； C．取下細繩和砝碼盤，記錄砝碼盤中砝碼的質(zhì)量m； D．將小車緊靠打點計時器，接通電源后放開小車，得到一條點跡清晰的紙帶，由紙帶求得小車的加速度a； E．重新掛上細繩和砝碼盤，改變砝碼盤中砝碼的質(zhì)量m，重復多次步驟B～D，得到多組m、a. (2)記錄數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)分析 ①實驗中打出的其中一條紙帶如圖乙所示，由該紙帶可求得小車的加速度a＝________ m/s2. ②實驗小組認為小車受到的合外力F＝mg，根據(jù)記錄數(shù)據(jù)和紙帶，將計算得到的合外力和加速度填入設計的表中(表略)． ③建立a－F坐標系，利用②中得到的表中數(shù)據(jù)描點得到如圖丙所示的圖線．根據(jù)圖線，“小車加速度a與外力F成正比”的結論是________(選填“成立”或“不成立”)的；已知圖線延長線與橫軸的交點A的坐標是(－0.08 N,0)，由此可知，砝碼盤的質(zhì)量m0＝________ kg.(已知數(shù)據(jù)測量是準確的，重力加速度g取10 m/s2) (3)方案評估：若認為小車受到的合外力等于砝碼盤和砝碼的總重力，即F＝(m0＋m)g，實驗中隨著F的增大，不再滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量要求，實驗圖應為________．(填正確答案標號) 答案：(2)①0.88?、鄄怀闪ⅰ?.008　(3)A 解析：(2)①根據(jù)Δx＝aT2，運用逐差法得a＝ m/s2＝0.88 m/s2；③由題圖丙可知，圖象是不過原點的傾斜直線，a與 F不成正比；由圖象可知，當F＝0時，小車有加速度，這說明在計算小車所受的合外力時未計入砝碼盤的重力，由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，砝碼盤的重力大小為0.08 N，則砝碼盤的質(zhì)量m0＝0.008 kg；(3)當小車勻速下滑時有：Mgsinθ＝f＋(m＋m0)g，當取下細繩和砝碼盤后，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)量遠小于小車的質(zhì)量，故a－F圖線是過原點的傾斜直線，A正確． 4．[2019河北省衡水中學一調(diào)]為了探究質(zhì)量一定時加速度與力的關系，一同學設計了如圖甲所示的實驗裝置．其中帶滑輪的小車的質(zhì)量為M，砂和砂桶的質(zhì)量為m.(滑輪質(zhì)量不計) (1)實驗時，一定要進行的操作是________． A．用天平測出砂和砂桶的質(zhì)量 B．將帶滑輪的長木板右端墊高，以平衡摩擦力 C．小車靠近打點計時器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時記錄彈簧測力計的示數(shù) D．改變砂和砂桶的質(zhì)量，打出幾條紙帶 E．為減小誤差，實驗中一定要保證砂和砂桶的質(zhì)量m遠小于小車的質(zhì)量M (2)該同學在實驗中得到如圖乙所示的一條紙帶(兩相鄰計數(shù)點間還有四個點)，測得：x1＝1.40 cm，x2＝1.90 cm，x3＝2.38 cm，x4＝2.88 cm，x5＝3.39 cm，x6＝3.87 cm.那么打下3點時小車的瞬時速度的大小是________ m/s，小車加速度的大小是________ m/s2.已知打點計時器采用的是頻率為50 Hz的交流電(結果保留兩位有效數(shù)字)． (3)以彈簧測力計的示數(shù)F為橫坐標，加速度a為縱坐標，作出的a－F圖象是一條直線，如圖丙所示，圖線與橫軸的夾角為θ，求得圖線的斜率為k，則小車的質(zhì)量為________． A．2tanθ B. C．k D. 答案：(1)BCD　(2)0.26　0.50　(3)D 解析：(1)本實驗中拉力可以由彈簧測力計測出，不需要用天平測出砂和砂桶的質(zhì)量，也就不需要使砂和砂桶的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，A、E錯誤；彈簧測力計測出拉力，從而得到小車受到的合外力，故需要將帶滑輪的長木板右端墊高，以平衡摩擦力，B正確；打點計時器使用時，先接通電源，再釋放小車，該實驗探究質(zhì)量一定時加速度與力的關系，要記錄彈簧測力計的示數(shù)，C正確；改變砂和砂桶質(zhì)量，即改變拉力的大小，打出幾條紙帶，研究加速度隨力的變化關系，D正確．(2)兩相鄰計數(shù)點間還有四個點，則相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔T＝0.025 s＝0.1 s；打下3點時小車的瞬時速度的大小v＝＝ m/s≈0.26 m/s；由勻變速直線運動的推論可知，小車加速度的大小a＝，代入數(shù)據(jù)可解得a＝0.50 m/s2.(3)以彈簧測力計的示數(shù)F為橫坐標，加速度a為縱坐標，故k＝，由牛頓第二定律F合＝Ma得，小車的質(zhì)量為M＝＝＝，故選D. 5．[2019湖北省宜昌市部分高中聯(lián)考]某同學做“探究加速度與力、質(zhì)量關系”的實驗．如圖甲所示是該實驗的裝置，他將光電門固定在水平軌道上的B點，用不同重物通過細線拉同一小車，每次小車都從同一位置A由靜止釋放． (1)實驗中可近似認為細線對小車的拉力與重物重力大小相等，則重物的質(zhì)量m與小車的質(zhì)量M間應滿足的關系為________． (2)若用游標卡尺測出遮光條的寬度d如圖乙所示，則d＝________ cm；實驗時將小車從圖示位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門的時間Δt，就可以計算出小車經(jīng)過光電門時的速度v. (3)測出多組重物的質(zhì)量m和對應遮光條通過光電門的時間Δt，并算出相應的小車經(jīng)過光電門時的速度v，通過描點作出v2－m線性圖象(如圖丙所示)，從圖線得到的結論是：在小車質(zhì)量一定時，______________________.如果小車的質(zhì)量M＝5 kg，圖象的斜率k＝1 m2s－2kg－1，則A、B間的距離s＝________ m．(g取10 m/s2) (4)另一實驗小組設計了如圖(a)所示的實驗裝置，通過改變重物的質(zhì)量，利用計算機可得滑塊運動的加速度a和所受拉力F的關系圖象．他們在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了實驗，得到了兩條a－F圖線，如圖(b)所示．滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量m′＝________kg；滑塊和軌道間的動摩擦因數(shù)μ＝________.(重力加速度g取10 m/s2，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力) 答案：(1)m?M　(2)1.050　(3)加速度與合外力成正比　0.25　(4)0.5　0.2 解析：(1)該實驗的研究對象是小車，采用控制變量法研究．當質(zhì)量一定時，研究小車的加速度和小車所受合力的關系．為消除摩擦力對實驗的影響，可以把木板的右端適當墊高，以使小車的重力沿斜面的分力和摩擦力相抵消，那么小車所受的合力就是細線的拉力．根據(jù)牛頓第二定律：對重物，mg－F＝ma，對小車，F(xiàn)＝Ma，解得F＝＝，當m遠小于M，即當重物重力遠小于小車的重力時，細線的拉力近似等于重物的總重力．(2)游標卡尺的主尺讀數(shù)為10 mm，游標尺讀數(shù)為0.0510 mm＝0.50 mm，所以最終讀數(shù)為：10 mm＋0.50 mm＝10.50 mm＝1.050 cm；數(shù)字計時器記錄通過光電門的時間，由位移公式計算出小車通過光電門的平均速度，用該平均速度代替小車的瞬時速度，故在遮光條經(jīng)過光電門時小車的瞬間速度為：v＝.(3)由題意可知，該實驗中保持小車質(zhì)量M不變，因此有：v2＝2as＝m，由題意可知，M、s不變，因v2－m圖象為過原點的直線，則說明加速度與合外力成正比．如果小車的質(zhì)量M＝5 kg，圖象的斜率k＝1 m2s－2kg－1，則＝1 m2s－2kg－1，解得A、B間的距離s＝0.25 m．(4)當軌道水平時，根據(jù)牛頓第二定律得：a＝＝－μg，可知圖線的斜率k′＝＝2 kg－1，解得：m′＝0.5 kg，縱軸截距的絕對值μg＝2 ms－2，解得：μ＝0.2. 6．[2019重慶調(diào)研]某組同學計劃用如圖甲所示的實驗裝置，探究加速度a與合外力F及小車質(zhì)量M之間的關系． (1)為了平衡小車在運動過程中受到的阻力，必須使木板傾斜恰當?shù)慕嵌圈?，若小車和木板之間的動摩擦因數(shù)為μ，則tanθ________μ(選填“>”、“<”或“＝”)． (2)實驗得到如圖乙所示的紙帶．O點為小車運動起始時刻所打的點，選取時間間隔為0.1 s的相鄰計數(shù)點記為A、B、C、D、E、F、G，小車的加速度大小為________ m/s2(結果保留兩位有效數(shù)字)． (3)在處理實驗數(shù)據(jù)時，用m表示砝碼和托盤的總質(zhì)量，用M表示小車的質(zhì)量，用g表示當?shù)氐闹亓铀俣龋粲胢、M和g表示小車的加速度，則測量值為________，理論值為________． 答案：(1)＝　(2)0.99　(3)　 解析：(1)當平衡摩擦力后，由力的平衡條件可知mgsinθ＝μmgcosθ，則μ＝tanθ.(2)對打出的紙帶由A到G的過程中，xDG－xAD＝9aT2，T＝0.1 s，代入數(shù)據(jù)解得a＝0.99 m/s2.(3)在探究加速度與合外力及小車質(zhì)量的關系時，小車加速度的測量值為a＝，而其實際值應為a＝. 課時測評⑩ 綜合提能力　課時練　贏高分 1.研究性學習小組的同學欲探究小車質(zhì)量不變時其加速度與力的關系，該小組在實驗室設計了一套如圖甲所示的裝置，圖中A為小車，B為打點計時器，C為力傳感器(測繩子的拉力)，P為小桶(內(nèi)有砂子)，M是一端帶有定滑輪的水平放置的足夠長的木板．不計繩子與滑輪間的摩擦． 　　　 圖甲　　　　　　　　　　　　　圖乙 (1)要順利完成該實驗，除圖中實驗儀器和低壓交流電源(含導線)外，還需要的實驗儀器是________(填“刻度尺”、“天平”或“秒表”)． (2)平衡摩擦力后再按上述方案做實驗，是否要求小桶和砂子的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量？________(填“是”或“否”)． (3)已知交流電源的頻率為50 Hz，某次實驗得到的紙帶如圖乙所示，圖中相鄰兩計數(shù)點之間還有4個點未畫出，由該紙帶可求得小車的加速度a＝________m/s2.(結果保留2位有效數(shù)字) 答案：(1)刻度尺　(2)否　(3)0.90 解析：(2)因為力傳感器可測得小車受到的拉力，故不需要再保證實驗中小桶和砂子的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量的條件；(3)根據(jù)逐差法可求得結果． 2．在探究物體的加速度與物體所受外力、物體質(zhì)量間的關系時，采用如圖所示的實驗裝置．小車及車中砝碼的總質(zhì)量用M表示，盤及盤中砝碼的總質(zhì)量用m表示． (1)當M與m的大小關系滿足________時，才可以認為繩子對小車的拉力大小等于盤和砝碼的總重力． (2)某一組同學先保持盤及盤中砝碼的總質(zhì)量m一定來做實驗，其具體操作步驟如下，以下做法正確的是(　　) A．平衡摩擦力時，應將盤及盤中砝碼用細繩通過定滑輪系在小車上 B．每次改變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力 C．實驗時，先放開小車，再接通打點計時器的電源 D．用天平測出m以及小車和車中砝碼的總質(zhì)量M，小車運動的加速度可直接用公式a＝求出 (3) 另兩組同學保持小車及車中砝碼的總質(zhì)量M一定，探究加速度a與所受外力F的關系，由于他們操作不當，這兩組同學得到的a－F關系圖象分別如圖甲和圖乙所示，其原因分別是： 圖甲：_______________________________________； 圖乙：_______________________________________. 答案：(1)m?M　(2)B　(3)不滿足m?M　沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力時傾角過小 解析：(1)在實驗中，整體的加速度a＝，只有當m?M時，小車所受的拉力才可以認為等于盤和砝碼的總重力． (2)平衡摩擦力時，應將繩從小車上拿去，輕輕推動小車，使小車沿木板運動，通過打點計時器打出來的紙帶判斷小車是否勻速運動，故A錯誤；每次改變小車的質(zhì)量時，小車的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力，故B正確；實驗時，若先放開小車，再接通打點計時器電源，由于小車運動較快，可能會使打出來的點很少，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，故C錯誤；用天平測出m以及M，直接用公式a＝求出，這是在直接運用牛頓第二定律進行計算，我們應利用打點計時器打出來的紙帶計算加速度，故D錯誤． (3)圖甲中a－F圖象發(fā)生彎曲，這是由于沒有保證小車及車中砝碼的總質(zhì)量遠大于盤及盤中砝碼的總質(zhì)量造成的．圖乙中直線沒過原點，當F≠0時，a＝0，也就是說當繩子上有拉力時小車的加速度還為0，說明該組同學實驗操作中遺漏了平衡摩擦力或平衡摩擦力時傾角過?。? 3．學習了傳感器之后，在“研究小車加速度與所受合外力的關系”實驗中，甲、乙兩實驗小組引進“位移傳感器”、“力傳感器”，分別用如圖(a)、(b)所示的實驗裝置做實驗，重物通過細線跨過滑輪拉相同質(zhì)量的小車，位移傳感器B隨小車一起沿水平軌道運動，位移傳感器A固定在軌道一端．在運動過程中位移傳感器B發(fā)出信號，位移傳感器A接收信號且顯示小車運動的位移．甲組實驗中把重物的重力作為拉力F，乙組直接用力傳感器測得拉力F，改變重物的重力重復實驗多次，記錄多組數(shù)據(jù)，并畫出a－F圖象． (1)甲組實驗把重物的重力作為拉力F的條件是_________________________________________________． (2)圖(c)中符合甲組同學作出的實驗圖象的是________；符合乙組同學作出的實驗圖象的是________． 答案：(1)小車的質(zhì)量遠大于重物的質(zhì)量　(2)②?、? 解析：(1)甲組實驗把重物的重力作為拉力F的條件是小車的質(zhì)量遠大于重物的質(zhì)量． (2)由于甲組實驗把重物的重力作為拉力F，當重物的質(zhì)量增大到一定數(shù)值后圖線將偏離直線，向下彎曲，所以圖(c)中符合甲組同學作出的實驗圖象的是②；符合乙組同學作出的實驗圖象的是①. 4．某實驗小組利用如圖甲所示的氣墊導軌實驗裝置來探究合力一定時物體的加速度與質(zhì)量之間的關系． 　甲 乙 (1)做實驗時，將滑塊從圖甲所示位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器(圖中未畫出)可讀出遮光條通過光電門1、2的時間分別為Δt1、Δt2；用刻度尺測得兩個光電門中心之間的距離x，用游標卡尺測得遮光條寬度d.則滑塊經(jīng)過光電門1時的速度表達式v1＝________；滑塊加速度的表達式a＝________(以上表達式均用已知字母表示)．如圖乙所示，若用20分度的游標卡尺測量遮光條的寬度，其讀數(shù)為________ mm. (2)為了保持滑塊所受的合力不變，可改變滑塊質(zhì)量M和氣墊導軌右端高度h(見圖甲)．關于“改變滑塊質(zhì)量M和氣墊導軌右端的高度h\”的正確操作方法是_________________． (填選項字母) A．M增大時，h增大，以保持二者乘積增大 B．M增大時，h減小，以保持二者乘積不變 C．M減小時，h增大，以保持二者乘積不變 D．M減小時，h減小，以保持二者乘積減小 答案：(1)　　8.15　(2)BC 解析：(1)滑塊經(jīng)過光電門1時的速度表達式v1＝，經(jīng)過光電門2時的速度v2＝，a＝＝，游標卡尺的讀數(shù)由主尺和游標尺兩部分組成，讀數(shù)為8.15 mm. (2)氣墊導軌上滑塊沿導軌下滑，重力沿導軌方向的分力Mgsinθ等于合力，而Mgsinθ＝，為了保持滑塊所受的合力不變，可改變滑塊質(zhì)量M和氣墊導軌右端高度h，M增大時，h減小，以保持二者乘積不變；M減小時，h增大，以保持二者乘積不變．選項B、C正確． 5．在“探究加速度與質(zhì)量的關系”的實驗中． (1)備有器材：A.帶有定滑輪的長木板；B.電磁打點計時器、低壓交流電源、紙帶；C.細繩、小車、砝碼；D.裝有細砂的砂桶；E.墊片；F.毫米刻度尺．還缺少的一件器材是________． (2)實驗得到如圖(a)所示的一條紙帶，相鄰兩計數(shù)點的時間間隔為T；B、C間距s2和D、E間距s4已測出，利用這兩段間距計算小車加速度a的表達式為a＝________. (3)同學甲根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出如圖(b)所示a—圖線，從圖線可得砂和砂桶的總質(zhì)量為________________kg.(g取10 m/s2) (4)同學乙根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出了圖(c)所示圖線，從圖線可知同學乙操作過程中可能_______________________． 答案：(1)天平　(2)　(3)0.020(0.018～0.022均正確)　(4)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足 解析：(1)本題需要用天平測量小車的質(zhì)量，所以還缺少的器材是天平．(2)根據(jù)逐差法得s4－s2＝2aT2，解得a＝.(3)根據(jù)牛頓第二定律可知，a＝，則F即為a－圖象的斜率，所以砂和砂桶的總重力m′g＝F＝ N＝0.20 N，解得m′＝0.020 kg.(4)由題圖(c)可知，圖線不通過坐標原點，當F為某一大于零的值時，加速度為零，可知未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足． 6．[2019山東棗莊模擬](1)某位同學用圖1所示實驗裝置做驗證牛頓第二定律實驗，實驗前必須進行的操作步驟是__________________． (2)正確操作后通過測量，作出a—F圖線，如圖2中的實線所示，則圖線上部彎曲的原因是_____________________________________ ______________________________________________________. (3)打點計時器使用的交流電頻率f＝50 Hz，如圖3是某同學在正確操作下獲得的一條紙帶，其中A、B、C、D、E每相鄰兩點之間還有4個點沒有標出，寫出用s1、s2、s3、s4以及f來表示小車加速度的計算式：a＝________；根據(jù)紙帶所提供的數(shù)據(jù)，計算可得小車的加速度大小為________m/s2(結果保留兩位有效數(shù)字)． 答案：(1)平衡摩擦力　(2)沒有滿足小車質(zhì)量遠大于砂和砂桶的總質(zhì)量　(3)f2　0.60 解析：(1)小車質(zhì)量M一定時，其加速度a與合力F成正比，而小車與木板之間若存在摩擦力，就不能用繩子的拉力代替合力，所以在做實驗前必須要先平衡摩擦力．(2)隨著合力F的增大，砂和砂桶的總質(zhì)量越來越大，最后出現(xiàn)了不滿足砂和砂桶的總質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量的情況，因此a－F圖線出現(xiàn)了上部彎曲的現(xiàn)象．(3)由題意可知，兩計數(shù)點之間的時間間隔為T＝5＝0.1 s，由逐差法可得a＝＝f2，代入數(shù)據(jù)解得a＝0.60 m/s2. 7．[2019廣西適應性測試]要測量兩個質(zhì)量不等的沙袋的質(zhì)量，由于沒有直接的測量工具，某實驗小組選用下列器材：輕質(zhì)定滑輪(質(zhì)量和摩擦可忽略)、砝碼一套(總質(zhì)量m＝0.2 kg)、細線、刻度尺、秒表．他們根據(jù)已 學過的物理學知識，選擇合適的變量得到線性關系，作出圖線并根據(jù)圖線的斜率和截距求出沙袋的質(zhì)量．請完成下列步驟： (1)實驗裝置如圖所示，設右邊沙袋A的質(zhì)量為mA，左邊沙袋B的質(zhì)量為mB. (2)取出質(zhì)量為mi的砝碼放在沙袋A中，剩余砝碼都放在左邊沙袋B中，發(fā)現(xiàn)A下降，B上升(左右兩側(cè)砝碼的總質(zhì)量始終不變)． (3)用刻度尺測出沙袋A開始時離桌面的距離h，用秒表測出A從開始位置下降到桌面所用的時間t，則可知A的加速度大小a＝________. (4)改變mi，測量相應的加速度a，得到多組mi及a的數(shù)據(jù)，作________(選填“a－mi”或“a－”)圖線． (5)若求得圖線的斜率k＝2.0 m/(kgs2)，縱軸上的截距b＝0.4 m/s2，則沙袋的質(zhì)量mA＝__________kg，mB＝__________kg.(重力加速度g取10 m/s2) 答案：(3)　(4)a－mi　(5)5.2　4.6 解析：(3)由初速度為零的勻變速直線運動的位移與時間關系：h＝at2，得a＝.(4)用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)時，主要是應用兩變量之間的線性關系，設細線張力為T，由牛頓第二定律，對沙袋A有(mi＋mA)g－T＝(mA＋mi)a，對沙袋B有T－[(m－mi)＋mB]g＝[(m－mi)＋mB]a，聯(lián)立解得：a＝mi＋g，所以應作出a－mi圖線．(5)由已知條件，k＝＝2.0 m/(kgs2)，b＝g＝0.4 m/s2，聯(lián)立解得：mA＝5.2 kg，mB＝4.6 kg. 8．某課外活動小組利用一足夠長且高度可調(diào)的木板、滑塊、位移傳感器、計時器等組成如圖甲所示實驗裝置來驗證“當物體質(zhì)量一定時，物體運動的加速度與其所受的合外力成正比”這一結論，讓滑塊從傾斜木板上一點A(固定點A到位移傳感器的距離為x0)由靜止釋放(不計摩擦力的影響)，位移傳感器可以測出滑塊到位移傳感器的距離x，計時器記錄相應時間t，位移傳感器連接計算機，可描繪出滑塊相對傳感器的位移x隨時間t的變化規(guī)律． (1)某次描繪出滑塊相對傳感器的位移x隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示，則此次滑塊在t＝0.4 s時的速度大小為________ m/s，滑塊的加速度大小為________ m/s2. (2)不斷增大長木板與水平面間的夾角，每次均讓滑塊從A點由靜止釋放，用直尺測出A點到水平面間的豎直高度h，用計時器測得滑塊從A點滑到傳感器所用時間T，已知滑塊質(zhì)量為m，則滑塊所受的合外力大小F＝________. (3)以h為縱坐標，為橫坐標，根據(jù)測量結果作出h－圖象，如能驗證“當物體質(zhì)量一定時，物體運動的加速度與其所受的合外力成正比”這一結論，則作出的圖象應是一條__________________________________________________． 答案：(1)0.4　1.0　(2)mg　(3)過原點的傾斜直線 解析：(1)滑塊在木板上做勻變速運動，而做勻變速直線運動的物體在一段時間內(nèi)的平均速度等于它在中間時刻的瞬時速度，所以滑塊在t＝0.4 s時的速度大小為v＝10－2m/s＝0.4 m/s，同理可得滑塊在t＝0.2 s時的速度為v1＝10－2m/s＝0.2 m/s，所以滑塊加速度大小為a＝＝ m/s2＝1.0 m/s2. (2)由于不計摩擦力的影響，所以重力的分力即為所受的合外力，即F＝mg.(3)若F＝ma成立，則mg＝ma，而x0＝aT2，聯(lián)立得h＝，所以圖線應是一條過原點的傾斜直線．