Question

14．某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置，探究滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受拉力F的關(guān)系．在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了多組實(shí)驗(yàn)，將位移傳感器和力傳感器得到的多組數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，得到了兩條a-F圖線①、②，如圖乙所示．

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，一定要進(jìn)行的一項(xiàng)操作是A；
A．改變托盤中砝碼的個(gè)數(shù)    B．用天平測(cè)出托盤的質(zhì)量
C．滑塊在軌道水平和傾斜的兩種情況下必須在同一位置由靜止釋放
D．為減小誤差，實(shí)驗(yàn)中一定要保證托盤和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量
（2）在軌道傾斜的情況下得到的a-F圖線是①（選填①或②）；
（3）滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量m=0.5kg，滑塊和軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2（重力加速度g取10m/s²）．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)實(shí)驗(yàn)操作要求可分析必須進(jìn)行的操作；
（2）知道滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象斜率等于滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量的倒數(shù)；
（3）對(duì)滑塊受力分析，根據(jù)牛頓第二定律求解．

解答 解：（1）A、改變托盤中砝碼的個(gè)數(shù)才能改變拉力F，故A正確．
B、滑塊的釋放位置對(duì)該實(shí)驗(yàn)沒(méi)有影響，不要求每次在同一位置，故B錯(cuò)誤．
CD、本題拉力可以由力的傳感器測(cè)出，不需要用天平測(cè)出砂和砂桶的質(zhì)量，也就不需要使小桶（包括砂）的質(zhì)量遠(yuǎn)小于車的總質(zhì)量，故C錯(cuò)誤，D錯(cuò)誤．
故選：A．
（2）由圖象可知，當(dāng)F=0時(shí)，a≠0．也就是說(shuō)當(dāng)繩子上沒(méi)有拉力時(shí)小車就有加速度，該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中平衡摩擦力過(guò)大，即傾角過(guò)大，平衡摩擦力時(shí)木板的右端墊得過(guò)高．所以圖線①是在軌道右側(cè)抬高成為斜面情況下得到的．
（3）根據(jù)F=ma得a=$\frac{F}{m}$
所以滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象斜率等于滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量的倒數(shù)．
由圖形②得加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象斜率k=2，
所以滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量m=0.5Kg 
由圖形②得，在水平軌道上F=1N時(shí)，加速度a=0，
根據(jù)牛頓第二定律得：F-μmg=0
解得：μ=0.2
故答案為：（1）A；（2）①；（3）0.5；0.2．

點(diǎn)評(píng) 通過(guò)作出兩個(gè)量的圖象，然后由圖象去尋求未知量與已知量的關(guān)系．運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)和物理量之間關(guān)系式結(jié)合起來(lái)求解．