Question

13．為“探究加速度與力、質量的關系”，現提供如圖1所示的實驗裝置．請回答下列問題：

（1）為了消除小車與水平木板之間摩擦力的影響應采取的做法是C；
A．將木板不帶滑輪的一端適當墊高，使小車在鉤碼拉動下恰好做勻速運動
B．將木板帶滑輪的一端適當墊高，使小車在鉤碼拉動下恰好做勻速運動
C．將木板不帶滑輪的一端適當墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運動
D．將木板不帶滑輪的一端適當墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車能夠靜止在木板上
（2）在實驗中，有同學得到一條打點的紙帶，取打點清晰部分做如下標記．如圖2所示，已知相鄰計數點間還有4個點沒有畫出來，打點計時器的電源頻率為50Hz，則小車加速度的大小為a=1.93m/s²：（結果保留3位有效數字）
（3）有一組同學保持小車及車中的砝碼質量一定，探究加速度a與所受外力F的關系，他們在軌道水平和傾斜兩種情況下分別做了實驗，得到了兩條a-F，如圖3所示．其中圖線①（選填“①”或“②”）是在軌道傾斜情況下得到的；小車及車中的砝碼總質量m=0.5kg．

Answer 1

分析 （1）平衡摩擦力就是讓小車在無拉力的作用下做勻速直線運動，讓重力沿斜面的分力等于小車受到的摩擦力．
（2）根據勻變速直線運動的推論求出小車的加速度．
（3）由圖象可知，當F=0時，a≠0．也就是說當繩子上沒有拉力時小車就有加速度，該同學實驗操作中平衡摩擦力過大，即傾角過大，根據圖示圖象應用牛頓第二定律求出加速度．

解答 解：（1）平衡摩擦力就是讓小車在無拉力的作用下做勻速直線運動，讓重力沿斜面的分力等于小車受到的摩擦力．所以平衡時應為：將不帶滑輪的木板一端適當墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運動，故C正確，故選：C；
（2）相鄰的兩個計數點還有四個點未畫出，計數點間的時間間隔：t=5×0.02=0.1s，
由勻變速直線運動的推論：△x=at²可知，加速度為：
a=$\frac{CD-OA+DE-AB+EF-BC}{9{t}^{2}}$=$\frac{0.1081-0.0500+0.1270-0.0710+0.1510-0.0910}{9×0．{1}^{2}}$≈1.93m/s²；
（3）由圖象可知，當F=0時，a≠0．也就是說當繩子上沒有拉力時小車就有加速度，該同學實驗操作中平衡摩擦力過大，即傾角過大，平衡摩擦力時木板的右端墊得過高．所以圖線①是在軌道右側抬高成為斜面情況下得到的．
由圖示圖象可知，a-F圖象的斜率：k=$\frac{△a}{△F}$=$\frac{4-2}{1-0}$=2，由牛頓第二定律得：a=$\frac{1}{m}$F，則：k=$\frac{1}{m}$，小車質量：m=$\frac{1}{k}$=$\frac{1}{2}$=0.5kg；
故答案為：（1）C；（2）1.93；（3）①；0.5．

點評 對于實驗我們要明確實驗原理、具體實驗操作以及數據處理等，同時要清楚每一項操作存在的理由，只有掌握好了基本知識和基本方法才能順利解決實驗題目，所以要重視基本知識和基本方法的學習和訓練．