Question

16．在探究“質(zhì)量一定，加速度a與合外力F的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中．
（1）某學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了如圖1所示的a-F圖象，其中圖線不過原點(diǎn)并在末端發(fā)生了彎曲，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能有AD．
A．在平衡摩擦力時(shí)，木板一端墊起的高度偏大
B．在平衡摩擦力時(shí)，木板一端墊起的高度偏小
C．盤和重物的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于車和砝碼的總質(zhì)量M
D．盤和重物的總質(zhì)量m不遠(yuǎn)小于車和砝碼的總質(zhì)量M
（2）某同學(xué)得到如圖2所示的紙帶．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz，A、B、C、D、E、F、G是紙帶上7個(gè)連續(xù)的點(diǎn)，D點(diǎn)非常模糊，辨識(shí)不清，由剩余數(shù)據(jù)可算出小車的加速度a=3.8m/s²，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打A點(diǎn)時(shí)，小車的速度v=0.45m/s．（保留兩位有效數(shù)字）．

（3）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器原來使用的交變電流的頻率是50Hz，在一實(shí)驗(yàn)中交變電流的頻率為40Hz而未被發(fā)覺，這樣計(jì)算出的加速度值與真實(shí)值相比是偏大．（選填“偏大”“偏小”或“不變”）

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)前要平衡摩擦力，實(shí)驗(yàn)過程中要控制小車質(zhì)量要遠(yuǎn)大于盤和重物的質(zhì)量．
（2）應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論求出小車的加速度與瞬時(shí)速度．
（3）根據(jù)加速度的計(jì)算公式與題意分析實(shí)驗(yàn)誤差．

解答 解：（1）由圖示a-F圖象可知，圖象在a軸上有截距，說明小車受到的合力大于拉力，這是由于平衡摩擦力過度，即木板一端墊起的過高造成的；當(dāng)盤和重物的質(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盤和重物的重力，如果盤和重物的質(zhì)量部遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，則小車受到的拉力明顯小于盤和重物的重力，a-F圖象發(fā)生彎曲，故AD正確，BC錯(cuò)誤；故選AD．
（2）由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論有：△x=at²可知，加速度為：a=$\frac{EF-AB+FG-BC}{8{T}^{2}}$=$\frac{EG-AC}{8{T}^{2}}$=$\frac{（0.0800-0.0470）-（0.0210-0.0000）}{8×0.0{2}^{2}}$≈3.8m/s²；

做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體在某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，則打B點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度為：v_B=$\frac{AC}{2T}$=$\frac{0.0210}{2×0.02}$≈0.53m/s，
A點(diǎn)的速度：v_A=v_B-aT=0.53-3.8×0.02≈0.45m/s；
（3）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器原來使用的交變電流的頻率是50Hz，在一實(shí)驗(yàn)中交變電流的頻率為40Hz，交流電的頻率變小，交流電的周期T變大，由a=$\frac{△x}{{T}^{2}}$可知，所求加速度偏大．
故答案為：（1）AD；（2）3.8；0.45；（3）偏大．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，知道實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)是解題的關(guān)鍵；實(shí)驗(yàn)前要平衡摩擦力，實(shí)驗(yàn)過程要保證盤與重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量；應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)可以求出加速度與瞬時(shí)速度．