Question

20．某同學(xué)采用如圖1所示的裝置探究“物體質(zhì)量一定時(shí)，其加速度與所受合外力的關(guān)系”．
（1）該同學(xué)是采用v-t圖象來(lái)求加速度的．圖2是實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶的一部分，紙帶上標(biāo)出了連續(xù)的3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，依次為B、C、D，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫出．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在頻率為50Hz的交變電源上．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打C點(diǎn)時(shí)，小車的速度為0.44m/s．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

（2）其余各點(diǎn)的速度都標(biāo)在了v-t坐標(biāo)系中，如圖甲所示．t=0.1s時(shí)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器恰好打B點(diǎn)．請(qǐng)你將（1）中所得結(jié)果標(biāo)在圖甲所示坐標(biāo)系中（其他點(diǎn)已標(biāo)出），并作出小車運(yùn)動(dòng)的v-t圖線；利用圖線求出小車此次運(yùn)動(dòng)的加速度a=0.98m/s²．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（3）該同學(xué)最終所得小車運(yùn)動(dòng)的a-F圖線如圖乙所示，從圖中我們可以看出圖線是一條過(guò)原點(diǎn)的直線．根據(jù)該圖線可以確定下列判斷中錯(cuò)誤的是B．
A．本實(shí)驗(yàn)中小車的質(zhì)量一定時(shí)，其加速度與所受合外力成正比
B．小車的加速度可能大于重力加速度g
C．可以確定小車的質(zhì)量約為0.50kg
D．實(shí)驗(yàn)中配重的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M．

Answer 1

分析 （1）在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過(guò)程中的平均速度，據(jù)此可求出C點(diǎn)的瞬時(shí)速度大�。�
（2）在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，v=v₀+at，故v-t圖象應(yīng)為線性關(guān)系，連線求出圖線的斜率即為加速度．
（3）由原理F=Ma結(jié)合圖象可分析：F與a的關(guān)系，斜率的意義即可．

解答 解：（1）中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過(guò)程中的平均速度：
${v}_{C}=\frac{{x}_{BD}}{2T}=\frac{0.1330-0.0450}{0.2}=0.44m/s$，
（2）根據(jù)描點(diǎn)法作出圖象，如圖所示：

圖象的斜率表示加速度，則a=$\frac{0.6-0.21}{0.4}=0.98m/{s}^{2}$，
（3）A、由圖線可得：F與a成正比，小車的質(zhì)量一定時(shí)，其加速度與所受合外力成正比，故A正確．
B、小車的加速度：a=$\frac{mg}{M+m}$，所以加速度不可能大于g，故B錯(cuò)誤．
C、圖線的斜率k=$\frac{1}{M}=\frac{0.2}{0.1}$=2，所以：M=0.5kg，故C正確．
D、因?yàn)閳D線是過(guò)原點(diǎn)的直線，故滿足配重的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M，故D正確．
本題選錯(cuò)誤的
故選：B
答案：（1）0.44；�。�2）如圖所示；0.98；（3）B．

點(diǎn)評(píng) 對(duì)該實(shí)驗(yàn)要明確實(shí)驗(yàn)原理，在此基礎(chǔ)上對(duì)器材的選擇，誤差分析，注意事項(xiàng)等問(wèn)題進(jìn)行分析會(huì)起到事半功倍的效果，難度適中．