某同學(xué)設(shè)計(jì)了用光電門傳感器“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)．
（1）如圖甲所示，在小車上固定寬度為L(zhǎng)的擋光片，將兩個(gè)光電門傳感器固定在相距為d的軌道上，釋放小車，傳感器記錄下小車經(jīng)過(guò)光電門的時(shí)間△t1、△t2，可以測(cè)得小車的加速度a=
 
（用題中的符號(hào)L、d、△t1、△t2表示），用游標(biāo)卡盡測(cè)得擋光片的寬度L如圖乙所示，則L=
 
mm
（2）在該實(shí)驗(yàn)中必須采用
 
法（填物理方法），應(yīng)保持
 
不變，通過(guò)改變鉤碼的個(gè)數(shù)來(lái)改變小車所受的拉力大小，研究加速度a隨拉力F變化的規(guī)律．
（3）該同學(xué)多次重復(fù)測(cè)量，作出a-F圖，如圖丙所示，發(fā)現(xiàn)該圖線不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，分析可能原因?yàn)?!--BA-->
 
，此圖線的BC段明顯偏離直線，分析可能的原因?yàn)?!--BA-->
 
．（均選填“A、B、C或D”）
A．軌道保持了水平狀態(tài)   B．軌道右端墊的過(guò)高    C．軌道左端墊的過(guò)高
D．所用小車的質(zhì)量太大   E．所掛鉤碼的總質(zhì)量太大精英家教網(wǎng)
分析：由于遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間極短，可以用平均速度表示瞬時(shí)速度，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度位移公式求出滑塊的加速度．
在“探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)控制變量法，先控制m一定，驗(yàn)證a與F成正比，再控制F一定，驗(yàn)證a與m成反比；實(shí)驗(yàn)中用砂和砂桶的重力代替小車的合力，故要通過(guò)將長(zhǎng)木板右端墊高來(lái)平衡摩擦力和使小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂和砂桶質(zhì)量來(lái)減小實(shí)驗(yàn)的誤差！
解答：解：（1）數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄通過(guò)光電門的時(shí)間，由位移公式計(jì)算出物體通過(guò)光電門的平均速度，
用該平均速度代替物體的瞬時(shí)速度，故在遮光條經(jīng)過(guò)光電門時(shí)滑塊的瞬間速度為：v1=
L
△t1
與v2=
L
△t2
；
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度位移公式v22-v12=2ad；
解得：a=
v22-v12
2d
=
(
L
△t2
)2-(
L
△t1
)2
2d

游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為5mm，游標(biāo)讀數(shù)是0×0.1mm=0.0mm，故最后讀數(shù)為：5mm+0.0mm=5.0mm．
（2）在本實(shí)驗(yàn)操作中，采用了“控制變量法”，即先保持一個(gè)變量不變，看另外兩個(gè)變量之間的關(guān)系，具體操作是：先不改變小車質(zhì)量，研究加速度與力的關(guān)系；再不改變小車受力，研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，最后歸納出加速度、力、質(zhì)量三者間的關(guān)系．
（3）開始當(dāng)小車掛上重物時(shí)，加速度卻為零，線性圖象不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，故導(dǎo)致圖象不過(guò)原點(diǎn)的原因是木板傾角偏�。凑f(shuō)明操作過(guò)程中沒(méi)有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足．故選：A．
此圖線的BC段明顯偏離直線向下彎曲，說(shuō)明隨鉤碼質(zhì)量的增加，不再滿足a隨F的增加線性增大；造成此誤差的主要原因未滿足小車的質(zhì)量大于大于鉤碼的質(zhì)量．故選：E．
故答案為：（1）
(
L
△t2
)2-(
L
△t1
)2
2d
；5.0；（2）控制變量法；小車質(zhì)量；（3）A；E．
點(diǎn)評(píng)：常用儀器的讀數(shù)要掌握，這是物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)．處理實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要找出實(shí)驗(yàn)原理，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理我們可以尋找需要測(cè)量的物理量和需要注意的事項(xiàng)．
利用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，在平時(shí)練習(xí)中要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的理解與應(yīng)用，提高解決問(wèn)題能力．
實(shí)驗(yàn)用控制變量法，本實(shí)驗(yàn)只有在滿足平衡摩擦力和小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂和砂桶質(zhì)量的雙重條件下，才能用砂和砂桶重力代替小車所受的合力！
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：

某同學(xué)設(shè)計(jì)了用光電門傳感器“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)．

（1）如圖1所示，在小車上固定寬度為l的擋光片，將兩個(gè)光電門傳感器固定在相距為d的軌道上，釋放小車，傳感器記錄下小車經(jīng)過(guò)光電門的時(shí)間△t1、△t2，可以測(cè)得小車的加速度a=
(
l
△t2
)2-(
1
△t1
)2
2d
(
l
△t2
)2-(
1
△t1
)2
2d
（用題中的符號(hào)l、d、△t2表示）
（2）該同學(xué)多次測(cè)量作出a-F圖2，如圖所示，發(fā)現(xiàn)該圖線不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，且圖線的BC段明顯偏離直線，分析可能原因
BD
BD

A．摩擦力平衡過(guò)度           B．導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)
C．所用小車的質(zhì)量太大       D．所掛鉤碼的總質(zhì)量太大．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

利用如圖所示的裝置，某同學(xué)設(shè)計(jì)了以下兩種方法測(cè)定斜面上運(yùn)動(dòng)滑塊的瞬時(shí)速度．
方法（1）：事先測(cè)定遮光板的寬度為L(zhǎng)，當(dāng)滑塊經(jīng)過(guò)斜面上的B點(diǎn)時(shí)，固定在B點(diǎn)的光電門（圖中沒(méi)有畫出）測(cè)出遮光板經(jīng)過(guò)B點(diǎn)的時(shí)間為△t，則遮光板經(jīng)過(guò)B點(diǎn)的過(guò)程中平均速度為
L
△t
L
△t
，這個(gè)平均速度可以近似表示遮光板中央經(jīng)過(guò)B點(diǎn)的瞬時(shí)速度．
方法（2）：若遮光板的寬度未測(cè)定，而滑塊以加速度a勻加速下滑，遮光板的前端到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度為v，光電門測(cè)出遮光板經(jīng)過(guò)B點(diǎn)的時(shí)間為△t′，則遮光板經(jīng)過(guò)B點(diǎn)過(guò)程的中間時(shí)刻的速度為
v+
1
2
a△t′
v+
1
2
a△t′
（用a、v、△t′表示），這個(gè)速度也可以近似表示遮光板中央經(jīng)過(guò)B點(diǎn)的瞬時(shí)速度．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

為了研究自由落體的位移與時(shí)間的關(guān)系，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)裝置，在豎直放置的立柱上端安裝一個(gè)電磁鐵，通電時(shí)小鋼球被吸在電磁鐵上；斷電時(shí)小球自由下落，計(jì)時(shí)裝置開始計(jì)時(shí)，立柱上有可移動(dòng)的光電門，當(dāng)小球經(jīng)過(guò)光電門時(shí)，光電計(jì)時(shí)裝置能測(cè)出小球從初始位置到這個(gè)光電門所用的時(shí)間t，再用刻度尺測(cè)出電磁鐵到光電門的距離s，該同學(xué)利用上述裝置通過(guò)多次改變光電門的位置得到了如下一組數(shù)據(jù)：
s/m 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
t/s 0.201 0.285 0.346 0.401 0.447
 t2/s2 0.040 0.081 0.120 0.161 0.200
（1）為了能最直觀地顯示自由落體的位移與時(shí)間的關(guān)系，請(qǐng)幫助該同學(xué)在坐標(biāo)紙上合理建立坐標(biāo)系，并描點(diǎn)連線

（2）通過(guò)對(duì)該同學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析可知，自由落體的位移和時(shí)間的關(guān)系是：
s與t2 成正比
s與t2 成正比
．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

為了測(cè)量?jī)蓮埣堉g的動(dòng)摩擦因數(shù)，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)：如圖所示，在木塊A和板B上貼上待測(cè)的紙，B木板水平固定，砂桶通過(guò)細(xì)線與木塊A相連，調(diào)節(jié)砂桶中砂的多少，使木塊A勻速向左運(yùn)動(dòng)．測(cè)出砂桶和砂的總質(zhì)量m，以及貼紙木塊A的質(zhì)量M．
（1）用M和m表示出兩紙間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ的表達(dá)式為
m
M
m
M
；
（2）在實(shí)際操作中，發(fā)現(xiàn)要保證木塊A做勻速運(yùn)動(dòng)較困難，所以調(diào)節(jié)沙桶中沙的多少，讓木塊改做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，并想辦法測(cè)出加速度a的大小．
①測(cè)量木塊加速度a的方法是
在木板B上適當(dāng)位置安裝兩個(gè)光電門，用游標(biāo)卡尺測(cè)量?jī)晒怆婇T間的距離x；用游標(biāo)卡尺測(cè)量木塊的寬度L；結(jié)合光電門記錄的時(shí)間t1、t2計(jì)算出通過(guò)光電門時(shí)的木塊的速度v1、v2，有運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得加速度為：a=
v
2
2
-v
2
1
2x
在木板B上適當(dāng)位置安裝兩個(gè)光電門，用游標(biāo)卡尺測(cè)量?jī)晒怆婇T間的距離x；用游標(biāo)卡尺測(cè)量木塊的寬度L；結(jié)合光電門記錄的時(shí)間t1、t2計(jì)算出通過(guò)光電門時(shí)的木塊的速度v1、v2，有運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得加速度為：a=
v
2
2
-v
2
1
2x
；
②還要添加的器材有
電源、導(dǎo)線、光電門、游標(biāo)卡尺
電源、導(dǎo)線、光電門、游標(biāo)卡尺
；
③根據(jù)改進(jìn)的方案，動(dòng)摩擦因數(shù)μ的表達(dá)式是
mg-Ma
Mg
mg-Ma
Mg
；（用M，m，a表示）

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