18．光電計(jì)時(shí)器是一種研究物體運(yùn)動(dòng)情況的常見計(jì)時(shí)儀器，其結(jié)構(gòu)如圖甲所示，a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置．當(dāng)有物體從a、b之間通過時(shí)，光電計(jì)時(shí)器就可以顯示物體的擋光時(shí)間．現(xiàn)利用圖乙所示的裝置設(shè)計(jì)一個(gè)“探究物體的加速度與合外力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，圖中AB是水平桌面，CD是一端帶有定滑輪的長木板，為了平衡小車與木板間摩擦，將木板C端墊高．將光電門固定在靠近木板滑輪一端的F點(diǎn)（與之連接的光電計(jì)時(shí)器沒有畫出）．小車上固定著用于擋光的窄片K，讓小車從木板上的E點(diǎn)由靜止滑下，與光電門連接的計(jì)時(shí)器顯示窄片K的擋光時(shí)間．

（1）用游標(biāo)卡尺測量窄片的寬度d，用米尺測量E、F兩點(diǎn)間距為L，已知L＞＞d，與光電門連接的計(jì)時(shí)器顯示的擋光時(shí)間為△t，則小車的加速度表達(dá)式a=$\frac{01vhogt^{2}}{2L（△t）^{2}}$（結(jié)果用所給字母表示）．
（2）某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中保持小車質(zhì)量M不變，改變砂與砂桶質(zhì)量m，并將砂和砂桶的重力當(dāng)做小車所受的合外力F，通過多次測量作出a-F圖線，如圖丙中實(shí)線所示．試分析圖線不過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是平衡摩擦力過度，圖線上部明顯偏離直線的原因是砂和砂桶的質(zhì)量m不滿足遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M．

分析 （1）小車做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度位移公式可以求出加速度的表達(dá)式．
（2）實(shí)驗(yàn)前要平衡摩擦力，當(dāng)砂與砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量時(shí)可以近似認(rèn)為小車受到的拉力等于砂與砂桶的重力．

解答 解：（1）小車經(jīng)過光電門的速度：v=$\frac0myl0ac{△t}$，小車做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由速度位移公式得：v2=2aL，加速度：a=$\frac{{v}^{2}}{2L}$=$\frac{tgyweq1^{2}}{2L（△t）^{2}}$；
（2）由圖示a-F圖象可知，圖象在縱軸上有截距，即拉力為零時(shí)已經(jīng)產(chǎn)生加速度，說明小車受到的合力大于拉力，這是由于平衡摩擦力過度造成的；
當(dāng)砂與砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量時(shí)可以近似認(rèn)為小車受到的拉力等于砂與砂桶的重力，當(dāng)砂與砂桶的質(zhì)量不遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量時(shí)小車受到的拉力明顯小于砂與砂桶的重力，a-F圖象發(fā)生彎曲．
故答案為：（1）$\frac{dbdaykn^{2}}{2L（△t）^{2}}$；  （2）平衡摩擦力過度；砂和砂桶的質(zhì)量m不滿足遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了求加速度、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析，知道實(shí)驗(yàn)原理、知道實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)是解題的前提；掌握基礎(chǔ)知識(shí)即可解題，平時(shí)要注意基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)與掌握．

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

8．如圖所示，皮帶傳動(dòng)裝置與水平面夾角為30°，兩輪軸心相距L=2.85m，A、B分別是傳送帶的上表面與兩輪的切點(diǎn)．已知兩輪的邊緣與傳送帶之間不打滑，質(zhì)量為0.1kg的小物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=$\frac{{\sqrt{3}}}{6}$．當(dāng)傳送帶沿逆時(shí)針方向以v1=3m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，將小物塊無初速度地放在A點(diǎn)，它會(huì)運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)．求：（g取10m/s2）
（1）小物塊剛放在A點(diǎn)時(shí)的加速度；
（2）小物塊從A運(yùn)動(dòng)到B需要的時(shí)間．

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

9．某工廠流水線車間傳送帶如圖所示：逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的傳送帶長L=4m，與水平面夾角為37°；小工件被一個(gè)接一個(gè)地靜止放到傳送帶頂端A點(diǎn)，小工件與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.25；則在這些小工件被運(yùn)送到底端B點(diǎn)過程中，求：
（1）小工件剛放上傳送帶時(shí)的加速度大小；
（2）若要讓每個(gè)小工件都能最快地從A運(yùn)到B，傳送帶速率應(yīng)滿足的條件，并求出該最短時(shí)間；
（3）若要降低工廠耗能成本，要求每個(gè)小工件相對(duì)傳送帶滑動(dòng)的路程都最短，傳送帶速率應(yīng)滿足的條件，并求出一個(gè)小工件相對(duì)傳送帶的最短路程．
已知g取10m/s2，函數(shù)y=x$\sqrt{a{x}^{2}+b}$-x2在x2=$\frac{2a}$（$\frac{1}{\sqrt{1-a}}$-1）

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科目：高中物理 來源： 題型：填空題

6．如圖所示，在離坡底B為10m山坡上的O 點(diǎn)豎直固定一根直桿，桿高OA也是10m，桿的上端A到坡底B之間有鋼繩，一穿心于鋼繩上的小環(huán)，從A點(diǎn)由靜止開始沿鋼繩無摩擦的滑下，則它在鋼繩上滑行的時(shí)間t=2s（g取10m/s2）．

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

13．如圖所示，在O點(diǎn)放置一個(gè)正點(diǎn)電荷Q，ABC為一光滑的豎直絕緣桿，桿與以O(shè)為圓心、R為半徑的圓（圖中虛線）相交于B、C兩點(diǎn)，一個(gè)帶正電的小球穿在桿上，將小球從A點(diǎn)由靜止釋放，小球的質(zhì)量為m、電荷量為q．∠BOC=60°，A、C間距離為h．若小球通過B點(diǎn)的速度大小為v，試求：
（1）小球通過C點(diǎn)的速度大�。�
（2）小球由A運(yùn)動(dòng)到C的過程中電勢能的增加量．

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科目：高中物理 來源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

3．如圖甲所示為某同學(xué)探究“在外力一定的條件下，物體的加速度與其質(zhì)量的關(guān)系”時(shí)使用的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖．

（1）使用該裝置通過正確的操作平衡摩擦力時(shí)，判斷小車所受摩擦力已被平衡的依據(jù)是紙帶上打出的點(diǎn)跡分布均勻（填“均勻”或“不均勻”）．
（2）下列關(guān)于使用此裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的要求或做法不必要的是BD（填字母編號(hào)）．
A．進(jìn)行平衡摩擦力的操作時(shí)，提前取下砂和砂捅
B．砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于力傳感器和小車的總質(zhì)量
C．調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與長木板保持平行
D．通過增減木塊上的砝碼改變小車質(zhì)量時(shí)，重新調(diào)節(jié)木板傾斜度
（3）正確安裝實(shí)驗(yàn)裝置后，該同學(xué)通過改變細(xì)砂的質(zhì)量控制力傳感器的示數(shù)保持不變，得到如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)圖象，橫坐標(biāo)m為小車上砝碼的質(zhì)量，縱坐標(biāo)中的a為小車的加速度．設(shè)圖中直線的斜率為k，在縱軸上的截距為b，若牛頓第二定律成立，則力傳感器的示數(shù)為$\frac{1}{k}$，小車與力傳感器的總質(zhì)量為$\frac{k}$．

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科目：高中物理 來源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

10．用如圖1所示的裝置“探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系”，帶滑輪的長木板水平固定，跨過小車上定滑輪的兩根細(xì)線均處于水平．
（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，一定要進(jìn)行的操作是AB．（填步驟序號(hào)）
A．小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時(shí)記錄拉力傳感器的示數(shù)F0；
B．改變砂和砂桶質(zhì)量，打出幾條紙帶
C．用天平測出砂和砂桶的質(zhì)量
D．為減小誤差，實(shí)驗(yàn)中一定要保證砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量
（2）以拉力傳感器示數(shù)的二倍F（F=2F0）為橫坐標(biāo)，以加速度a為縱坐標(biāo)，畫出的a-F圖象如圖2所示，則可能正確的是C．

（3）在實(shí)驗(yàn)中，得到一條如圖3所示的紙帶，按時(shí)間順序取0、1、2、…、5共6個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，1～5每相鄰兩個(gè)點(diǎn)間各有四個(gè)打印點(diǎn)未畫出，用刻度尺測出1、2、…、5各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為：10.92、18.22、23.96、28.30、31.10（cm），通過電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的交流電頻率為50Hz．則：小車的加速度大小為1.5m/s2，（結(jié)果保留一位小數(shù)）

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科目：高中物理 來源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

7．根據(jù)“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)完成下面的題目．
（1）有關(guān)實(shí)驗(yàn)以及數(shù)據(jù)處理，下列說法正確的是AC．
A．應(yīng)使砂和小桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量，以減小實(shí)驗(yàn)誤差
B．可以用天平測出小桶和砂的總質(zhì)量m及小車和砝碼的總質(zhì)量M；根據(jù)公式a=$\frac{mg}{M}$，求出小車的加速度
C．處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)采用描點(diǎn)法畫圖象，可以減小偶然誤差
D．處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)采用a-M 圖象，是為了便于根據(jù)圖線直觀地作出判斷
（2）某學(xué)生在平衡摩擦力時(shí)，把長木板的一端墊得過低，使得傾角偏小．他所得到的a-F關(guān)系可用圖1中的哪個(gè)表示？D．

（3）某學(xué)生將實(shí)驗(yàn)裝置按如圖2所示安裝好，準(zhǔn)備接通電源后開始做實(shí)驗(yàn)．他的裝置圖中，明顯的錯(cuò)誤是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用直流電源；小車與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的距離太長；木板水平，沒有平衡摩擦力 （寫出兩條）．

（4）圖3是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，A、B、C、D、E、F、G為7個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出．量出相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為：xAB=3.22cm、xBC=3.65cm、xCD=4.08cm、xDE=4.49cm，xEF=4.91cm，xFG=5.34cm．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50Hz，則小車的加速度a=0.42m/s2．（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：選擇題

8．一質(zhì)點(diǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)對(duì)其施加一恒力，且原來作用在質(zhì)點(diǎn)上的力不發(fā)生改變，則（　�。�
A．質(zhì)點(diǎn)速度的方向總是與該恒力的方向相同
B．質(zhì)點(diǎn)速度的方向總是與該恒力的方向垂直
C．質(zhì)點(diǎn)加速度的方向與該恒力的方向不可能總是相同的
D．質(zhì)點(diǎn)單位時(shí)間內(nèi)速度的變化量總是不變的

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同步練習(xí)冊答案