第三章試驗四基礎過關練1．(2024·廣東珠海質檢)圖甲為探究加速度與物體受力、質量之間的關系的試驗裝置示意圖。砂和砂桶的總質量為m，小車和砝碼的總質量為M。試驗中用砂和砂桶總重力的大小作為細線對小車拉力的大小。(1)試驗中，為了使細線對小車的拉力等于小車和砝碼所受的合外力，先調整長木板一端滑輪的高度，使細線與長木板平行。接下來須要進行的一項操作是(B)A．將長木板水平放置，讓小車連著已經穿過打點計時器的紙帶，給打點計時器通電，調整砂和砂桶總質量的大小，使小車在細線的牽引下運動，從打出的紙帶推斷小車是否做勻速運動B．將長木板的一端墊起適當的高度，讓小車連著已經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，從打出的紙帶推斷小車是否做勻速運動C．將長木板的一端墊起適當的高度，撤去紙帶以及砂和砂桶，輕推小車，視察推斷小車是否做勻速運動(2)試驗中要進行質量m和M的選取，以下最合理的一組是(C)A．M＝20g，m＝10g、15g、20g、25g、30g、35gB．M＝200g，m＝20g、40g、60g、80g、100g、120gC．M＝400g，m＝10g、15g、20g、25g、30g、35gD．M＝400g，m＝20g、40g、60g、80g、100g、120g(3)圖乙是試驗中得到的一條紙帶，A、B、C、D、E、F、G為7個相鄰的計數點，相鄰的兩個計數點之間還有四個點未畫出。測出相鄰的計數點之間的距離分別為xAB＝4.22cm、xBC＝4.65cm、xCD＝5.08cm、xDE＝5.49cm、xEF＝5.91cm、xFG＝6.34cm。已知打點計時器的工作頻率為50Hz，則小車的加速度a＝_0.42__m/s2(結果保留2位有效數字)。[解析](1)為了使細線對小車的拉力等于小車和砝碼所受的合外力，要保證細線與長木板平行，還須要平衡摩擦力，平衡摩擦力時要撤去砂和砂桶并利用打出的紙帶推斷小車是否做勻速運動，比較各項可知，選項B正確。(2)事實上，平衡摩擦力后，有mg－T＝ma，T＝Ma，則mg＝(M＋m)a，只有當M?m時，才可以將砂和砂桶的總重力大小mg看作小車與砝碼受到的合外力大小Ma，因此應選擇eq\f(m,M)最小的一組，選項C正確。(3)相鄰的兩個計數點之間還有四個點未畫出，則相鄰的計數點之間的時間間隔T＝5×0.02s＝0.1s，利用逐差法可得加速度a＝eq\f(xDE＋xEF＋xFG－xAB－xBC－xCD,9T2)，代入數據得a＝0.42m/s2。2．某試驗小組利用如圖甲所示的裝置“探究加速度與力、質量的關系”。(1)試驗中除了須要小車、砝碼、托盤、細繩、附有定滑輪的長木板、墊木、打點計時器、低壓溝通電源、兩根導線、復寫紙、紙帶之外，還須要_天平__、_刻度尺__。(2)某同學以小車和車上砝碼的總質量的倒數eq\f(1,M)為橫坐標，小車的加速度a為縱坐標，在坐標紙上作出的a－eq\f(1,M)關系圖線如圖乙所示。圖線不過原點說明試驗有誤差，引起這一誤差的主要緣由是平衡摩擦力時長木板的傾角_過大__(填“過大”或“過小”)。(3)有一組同學保持小車及車中的砝碼質量確定，探究加速度a與所受外力F的關系，他們在軌道水平及傾斜兩種狀況下分別做了試驗，得到了兩條a－F圖線，如圖丙所示。圖線_①__(填“①”或“②”)是在軌道傾斜狀況下得到的；小車及車中砝碼的總質量m＝_0.5__kg。[解析](1)試驗中須要用托盤和砝碼的總重力表示小車受到的拉力，需測量托盤的質量，試驗中還須要測量小車和車上砝碼總質量，所以還須要天平。試驗中須要用刻度尺測量紙帶上點跡間的距離，從而得出加速度，所以還須要刻度尺。(2)圖像在a軸上有截距，這是平衡摩擦力時木板的傾角過大造成的。(3)由題圖丙中圖線①可知，當F＝0時，a≠0，即細線上沒有拉力時小車就有加速度，所以圖線①是在軌道傾斜狀況下得到的，依據F＝ma得a－F圖像的斜率k＝eq\f(1,m)，由a－F圖像得圖像斜率k＝2，所以m＝0.5kg。3．如圖(a)(b)所示分別為甲、乙兩位同學探究加速度與力的關系的試驗裝置示意圖，他們在氣墊導軌上安裝了一個光電門B，滑塊上固定一寬度為d的遮光條，由數字計時器(圖中未畫出)可讀出遮光條通過光電門的時間。甲同學干脆用細線跨過定滑輪把滑塊和鉤碼連接起來[如圖(a)]，乙同學用細線繞過定滑輪把滑塊與力傳感器相連，傳感器下方懸掛鉤碼[如圖(b)]，每次滑塊都從A處由靜止釋放。(1)試驗時應先調整氣墊導軌下面的螺釘，使氣墊導軌水平，在不增加其他試驗器材的狀況下，如何判定調整到位：_在不掛鉤碼時，滑塊能在隨意位置靜止不動__。(2)試驗時，兩同學首先將滑塊從A位置由靜止釋放，由數字計時器讀出遮光條通過光電門B的時間Δt，若要得到滑塊的加速度，還須要測量的物理量是_A位置與光電門B間的距離L__。(3)甲、乙兩位同學通過變更鉤碼的個數來變更滑塊所受的合外力，甲同學在試驗時還須要測量記錄的物理量有_所掛鉤碼的質量m和滑塊的質量M__，試驗時必需滿足的條件是_m?M__；乙同學在試驗時須要測量記錄的物理量有_傳感器的讀數和滑塊的質量M__。(4)乙同學在完成試驗時，下列不必要的試驗要求是_A__。(填選項前字母)A．應使滑塊質量遠大于鉤碼和力傳感器的總質量B．應使A位置與光電門間的距離適當大些C．應將氣墊導軌調整水平D．應使細線與氣墊導軌平行[解析](1)判定調整到位的依據是在不掛鉤碼時，滑塊能在隨意位置靜止不動。(2)兩種狀況下，滑塊在導軌上均做勻加速直線運動，滑塊的初速度為零。到達光電門B的瞬時速度v＝eq\f(d,Δt)，依據初速度為零的勻加速直線運動公式v2＝2ax可知，只要測出A位置與光電門B間的距離L即可求得滑塊的加速度。(3)甲同學所做試驗中滑塊(設質量為M)和鉤碼(設質量為m)所受的合外力大小等于鉤碼的重力mg，則有mg＝(M＋m)a，所以甲同學還須要測量所掛鉤碼的質量m和滑塊的質量M，在試驗時，認為滑塊所受合外力大小等于鉤碼的重力，為了盡量減小試驗誤差，應滿足條件m?M；乙同學所做試驗中，力傳感器測出的力就是細線對滑塊的真實拉力(設為FT，可干脆讀出)，則有FT＝Ma，所以須要記錄傳感器的讀數和測量滑塊的質量M。(4)力傳感器測出的力就是細線對滑塊的真實拉力，不存在系統誤差，無需滿足滑塊質量遠大于鉤碼和力傳感器的總質量；測量距離時，適當增大測量距離可以減小測量誤差；試驗時要滿足氣墊導軌水平且細線與導軌平行。故選A。4．(2024·重慶沙坪壩重慶八中?？级?如圖甲所示，某學習小組利用氣墊導軌、位移傳感器和滑塊等器材做驗證牛頓其次定律的試驗。首先將位移傳感器固定在氣墊導軌左端，把氣墊導軌右端墊起確定高度，測量氣墊導軌的長度L和右端墊起的高度H；將質量為M的滑塊從氣墊導軌頂端由靜止釋放，傳感器采集數據，經計算機處理后得到滑塊的位移與時間的比值eq\f(x,t)隨時間t變更的圖像。(1)某次試驗得到的eq\f(x,t)－t圖線如圖乙所示，從圖線可得滑塊下滑的加速度大小a＝_2.0__m/s2(結果保留兩位有效數字)。(2)通過變更_高度H__，可驗證當滑塊質量確定時，加速度與力成正比。(3)換用質量M不同的滑塊，調整氣墊導軌右端墊起的高度H，保持_MH__(用M、H表示)不變時，可驗證力確定時，加速度與滑塊的質量成反比。[解析](1)滑塊由靜止勻加速下滑，有x＝eq\f(1,2)at2可得eq\f(x,t)＝eq\f(1,2)at則滑塊下滑的加速度大小a＝2.0m/s2。(2)當滑塊質量確定時，可以通過變更氣墊導軌右端墊起的高度H，來變更滑塊沿導軌方向的重力的重量，即合力的大小，探究加速度與力的關系。(3)由于滑塊下滑加速的力是由重力沿導軌向下的分力供應，所以要保證重力沿導軌向下的分力不變，應當使Mgeq\f(H,L)不變，所以應當調整滑塊的質量及導軌右端墊起的高度，保持MH不變。5.如圖(a)，某同學設計了測量鐵塊與木板間動摩擦因數的試驗。所用器材有：鐵架臺、長木板、鐵塊、米尺、電磁打點計時器、頻率50Hz的溝通電源、紙帶等。回答下列問題：(1)鐵塊與木板間動摩擦因數μ＝eq\f(gsinθ－a,gcosθ)(用木板與水平面的夾角θ、重力加速度g和鐵塊下滑的加速度a表示)。(2)某次試驗時，調整木板與水平面的夾角使θ＝30°。接通電源，開啟打點計時器，釋放鐵塊，鐵塊從靜止起先沿木板滑下。多次重復后選擇點跡清晰的一條紙帶，如圖(b)所示，圖中的點為計數點(每兩個相鄰的計數點間還有4個點未畫出)。重力加速度為9.80m/s2?？梢杂嬎愠鲨F塊與木板間的動摩擦因數為_0.35__(結果保留2位小數)。[解析](1)對鐵