Question

12．如圖1所示，一端帶有定滑輪的長木板上固定有如圖2甲、乙兩個光電門，與之相連的計時器可以顯示帶有遮光片的小車在其間的運動時間，與跨過定滑輪的輕質(zhì)細(xì)繩相連的輕質(zhì)測力計能顯示掛鉤處所受的拉力．不計空氣阻力．

（1）在探究“合外力一定時，加速度與質(zhì)量的關(guān)系”實驗時，一定要進(jìn)行的操作是AD．
A．小車與滑輪間的細(xì)繩與長木板平行
B．為了減小誤差，砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量
C．用天平測出砂和砂桶的質(zhì)量
D．將帶滑輪的長木板右端墊高，以平衡摩擦力
E．改變小車質(zhì)量后，要重新平衡摩擦力
（2）在探究“合外力一定時，加速度與質(zhì)量的關(guān)系”時，實驗時，先測出小車質(zhì)量m，再讓小車從靠近光電門甲處由靜止開始運動，讀出小車在兩光電門之間的運動時間t．改變小車質(zhì)量m，測得多組m、t的值，建立如圖3坐標(biāo)系描點作出圖線．下列能直觀得出“合外力一定時，加速度與質(zhì)量成反比”的圖線是C．
（3）如圖1甲，抬高長木板的左端，使小車從靠近光電門乙處由靜止開始運動，讀出測力計的示數(shù)F和小車在兩光電門之間的運動時間t₀，改變木板傾角，測得多組數(shù)據(jù)，得到的F-$\frac{1}{{t}^{2}}$的圖線如圖1乙所示．實驗中測得兩光電門的距離L=0.80m，砂和砂桶的總質(zhì)量m₁=0.34kg，重力加速度g取9.8m/s²，則圖線的斜率為0.54（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）；若小車與長木板間的摩擦不能忽略，測得的圖線斜率將不變（填“變大”、“變小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）小車受重力，支持力和拉力，小車與滑輪間的細(xì)繩與長木板平行，測力計的示數(shù)等于小車所受的合外力
（2）小車從靠近甲光電門處由靜止開始做勻加速運動，位移x=$\frac{1}{2}$at²．位移一定，找出a與t的關(guān)系．
（3）根據(jù)牛頓第二定律求出小車的加速度和合力的關(guān)系，進(jìn)一步求出F-$\frac{1}{{t}_{\;}^{2}}$的關(guān)系式．

解答 解：（1）A、小車受重力，支持力和拉力，小車與滑輪間的細(xì)繩與長木板平行，測力計的示數(shù)等于小車所受的合外力，不需要滿足沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，故A正確，B錯誤；
C、測力計可以測拉力，不需要用天平測砂和砂桶的質(zhì)量，故C錯誤；
D、將帶滑輪的長木板右端墊高，以平衡摩擦力，故D正確；
E、整個實驗過程只需平衡一次摩擦力，故E錯誤；
故選：AD
（2）小車從靠近甲光電門處由靜止開始做勻加速運動，位移x=$\frac{1}{2}$at²．
改變小車質(zhì)量m，測得多組m、t的值，所以加速度a=$\frac{2s}{{t}_{\;}^{2}}$，位移不變，所以a與t²成反比，合外力一定時，加速度與質(zhì)量成反比例”的圖線是C．
（3）小車由靜止開始做勻加速運動，位移L=$\frac{1}{2}$at²．
a=$\frac{2L}{{t}_{\;}^{2}}$根據(jù)牛頓第二定律得
對于沙和沙桶，F(xiàn)_合=F-m₁g=m₁a
F=m$\frac{2L}{{t}_{\;}^{2}}$+m₁g
則圖線的斜率為k=2m₁L=2×0.34×0.80=0.54kg•m
k與摩擦力是否存在無關(guān)，若小車與長木板間的摩擦不能忽略，如圖3所示測得圖線斜率將不變．
故答案為：（1）AD；（2）C；（3）0.54 kg•m，不變．

點評 對于實驗問題一定要明確實驗原理，并且親自動手實驗，熟練應(yīng)用所學(xué)基本規(guī)律解決實驗問題．