Question

【題目】某研究性學(xué)習(xí)小組分別用如下圖所示的裝置進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)：

(1)“探究加速度與合外力的關(guān)系”裝置中，小車質(zhì)量為M，砂桶和砂子的總質(zhì)量為m，通過改變m來改變小車所受的合外力大小，小車的加速度a可由打點(diǎn)計(jì)時器和紙帶測出。現(xiàn)保持小車質(zhì)量M不變，逐漸增大砂桶和砂的總質(zhì)量m進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，得到多組a、F值(F為彈簧秤的示數(shù))。

①為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，下列做法正確的是（____）

A．只需平衡小車的摩擦力

B．滑輪摩擦足夠小，繩的質(zhì)量要足夠輕

C．砂桶和砂的總質(zhì)量要遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量

D．先釋放小車，后接通打點(diǎn)計(jì)時器的電源

②某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出了如圖所示的一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線，其中縱軸為小車的加速度大小，橫軸應(yīng)為________。

A.

B.

C．mg

D．F

③當(dāng)砂桶和砂的總質(zhì)量較大導(dǎo)致a較大時，圖線______(填選項(xiàng)前的字母)。

A．逐漸偏向縱軸

B．逐漸偏向橫軸

C．仍保持原方向不變

(2)下圖為上述實(shí)驗(yàn)中打下的一條紙帶，A點(diǎn)為小車剛釋放時打下的起始點(diǎn)，每兩點(diǎn)間還有四個計(jì)時點(diǎn)未畫出，測得AB＝2.0 cm、AC＝8.0 cm、AD＝18.0 cm、AE＝32.0 cm，打點(diǎn)計(jì)時器的頻率為50 Hz，則C點(diǎn)的速度為________ m/s，小車的加速度為________ m/s2。（保留2位有效數(shù)字）

Answer 1

【答案】B;D;C;0.8;4;

【解析】

(1) ①本實(shí)驗(yàn)中彈簧秤的示數(shù)即為繩子的拉力，不需要用砂和砂桶的總重力代替繩子拉力，所以不需要保證砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量；但滑輪摩擦和繩子的重力會影響示數(shù)，所以滑輪摩擦足夠小，繩的質(zhì)量要足夠輕；實(shí)驗(yàn)前要對裝置進(jìn)行平衡摩擦力的操作，以保證小車所受合外力恰好是繩子的拉力；實(shí)驗(yàn)時，若先放開小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時器電源，由于小車運(yùn)動較快，可能會使打出來的點(diǎn)很少，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，同時平衡摩擦力時紙帶應(yīng)穿過打點(diǎn)計(jì)時器，故B正確，ACD錯誤。

故選：B.

②對小車分析，應(yīng)有F=ma，解得：a=F，由于圖線經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)，因此應(yīng)作出a與F圖像，縱軸為小車的加速度大小，橫軸應(yīng)為F,故ABC錯誤，D正確。

故選：D

③由于圖象的斜率為k=1/M，所以增大沙和沙桶質(zhì)量，k不變，仍保持原方向不變，所以C正確。

故選：C

（2）紙帶上面每打一點(diǎn)的時間間隔是0.02s，且每兩個記數(shù)點(diǎn)間還有四個計(jì)時點(diǎn)未畫出，所以T=0.1s.根據(jù)勻變速直線運(yùn)動中時間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上3點(diǎn)時小車的瞬時速度大小。

vC==0.8m/s，

連續(xù)相等時間內(nèi)的位移差為△x=4cm=0.04m，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的推論公式△x=aT2可得：

a=△x/T2=0.04/0.01=4m/s2