Question

3．某課外活動小組用如圖甲所示的裝置做“探究加速度與物體受力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，圖中A為小車，質(zhì)量為m₁，連接在小車后面的紙帶穿過電火花計(jì)時(shí)器B，它們均置于水平放置的一端帶有定滑輪C的足夠長的木板上，物塊P的質(zhì)量為m₂，D為彈簧測力計(jì)，實(shí)驗(yàn)時(shí)改變P的質(zhì)量，讀出對應(yīng)的彈簧測力計(jì)示數(shù)F，不計(jì)繩子與滑輪間的摩擦．

（1）下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)的操作步驟和實(shí)驗(yàn)方法的說法中正確的是A．
A．長木板和A、C間的繩子都必須保持水平
B．電火花計(jì)時(shí)器應(yīng)用工作電壓為4～6V的低壓交流電源，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源后釋放小車
C．長木板的左端應(yīng)適當(dāng)墊高，以平衡摩擦力
D．實(shí)驗(yàn)中P的質(zhì)量m₂不必遠(yuǎn)小于小車A的質(zhì)量m₁，拉力直接由彈簧測力計(jì)測得，且始終為$\frac{1}{2}$m₂g
（2）按照正確的方法調(diào)整好實(shí)驗(yàn)裝置后，某同學(xué)改變P的質(zhì)量做了五次實(shí)驗(yàn)，并讀出對應(yīng)的彈簧測力計(jì)示數(shù)F和每次實(shí)驗(yàn)中打出的紙帶上第1個(gè)點(diǎn)到第10個(gè)點(diǎn)的距離L，記錄在下表中，已知電火花計(jì)時(shí)器所接交流電源的頻率為f．

L/m	0.051	0.099	0.149	0.201	0.250
F/N	1.01	1.99	2.98	4.01	5.00

根據(jù)該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)，請?jiān)趫D乙中做出L隨F變化的圖象，如果L-F圖線是一條過原點(diǎn)的直線，則說明小車的加速度與小車受到的合外力成正比，圖線的斜率的表達(dá)式k=0.5．

Answer 1

分析 （1）該實(shí)驗(yàn)必須要平衡摩擦；由于該實(shí)驗(yàn)的連接方式，小車是在繩的拉力下加速運(yùn)動，故不要求重物質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量；由牛頓第二定律可求解測力計(jì)的讀數(shù)．
（2）根據(jù)描點(diǎn)法即可做出圖線；結(jié)合圖線上的數(shù)據(jù)即可求出效率k．

解答 解：（1）A、A與定滑輪間的細(xì)繩和長木板保持平行，否則拉力不會等于合力，故A正確；
B、電火花計(jì)時(shí)器應(yīng)用工作電壓為220V的交流電源，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源后釋放小車，故B錯(cuò)誤；
C、長木板的左端應(yīng)適當(dāng)墊高，以平衡摩擦力，故C錯(cuò)誤；
D、由于重物向下加速度運(yùn)動，由牛頓第二定律：m₂g-2F=m₂a，解得：F=$\frac{{m}_{2}g-{m}_{2}a}{2}$，故D錯(cuò)誤；
故選：A
（2）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在圖乙中連線如圖，可知果L-F圖線是一條 過原點(diǎn)的直線，則說明小車的加速度與小車受到的合外力成正比，圖線的斜率的表達(dá)式k：

k=$\frac{L}{F}=\frac{2.5}{5}=0.5$
故答案為：（1）AB；（2）過原點(diǎn)的直線，0.5

點(diǎn)評 本題第1問選項(xiàng)C為易錯(cuò)選項(xiàng)，這個(gè)是課本參考實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)版，用這種方法可以準(zhǔn)確得到小車受到的合外力，而不需要用重物的重力來近似代替，是一個(gè)比課本參考方案更好的辦法，題目價(jià)值很高．