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2.為了探究質量一定時加速度與力的關系,一同學設計了如圖1所示的實驗裝置.其中M為帶滑輪的小車的質量,m為砂和砂桶的質量.(滑輪質量不計)
(1)實驗時,一定要進行的操作是BCD
A.用天平測出砂和砂桶的質量
B.將帶滑輪的長木板右端墊高,以平衡摩擦力
C.小車靠近打點計時器,先接通電源,再釋放小車,打出一條紙帶,同時記錄彈簧測力計的示數
D.改變砂和砂桶的質量,打出幾條紙帶
E.為減小誤差,實驗中一定要保證砂和砂桶的質量m遠小于小車的質量M
(2)該同學在實驗中得到如圖2所示的一條紙帶(兩相鄰計數點間還有四個點沒有畫出),測得:x1=1.40cm,x2=1.90cm,x3=2.38cm,x4=2.88cm,x5=3.39cm,x6=3.87cm.那么:則打3點處瞬時速度的大小是0.26m/s,若紙帶上兩相鄰計數點的時間間隔為T,則小車運動的加速度計算表達式為x4+x5+x6x1+x2+x39T2,加速度的大小是0.49m/s2.已知打點計時器采用的是頻率為50Hz的交流電(結果保留兩位有效數字).
(3)以彈簧測力計的示數F為橫坐標,加速度為縱坐標,畫出的a-F圖象是一條直線,圖線與橫坐標的夾角為θ,求得圖線的斜率為k,則小車的質量為D.
A.2tanθ   B.\frac{1}{tanθ}    C.k    D.\frac{2}{k}

分析 (1)解決實驗問題首先要掌握該實驗原理,了解實驗的操作步驟和數據處理以及注意事項.
(2)應用勻變速直線運動的推論可以求出小車的瞬時速度與加速度.
(3)小車質量不變時,加速度與拉力成正比,對a-F圖來說,圖象的斜率表示小車質量的倒數.

解答 解:(1)A、本題拉力可以由彈簧測力計測出,不需要用天平測出砂和砂桶的質量,也就不需要使小桶(包括砂)的質量遠小于車的總質量,故A錯誤,E錯誤.
B、該題是彈簧測力計測出拉力,從而表示小車受到的合外力,故需要將帶滑輪的長木板右端墊高,以平衡摩擦力,故B正確;
C、打點計時器運用時,都是先接通電源,待打點穩(wěn)定后再釋放紙帶,該實驗探究加速度與力和質量的關系,要記錄彈簧測力計的示數,故C正確;
D、改變砂和砂桶質量,即改變拉力的大小,打出幾條紙帶,研究加速度隨F變化關系,故D正確;故選:BCD.
(2)兩相鄰計數點間還有四個點沒有畫出,計數點間的時間間隔:T=0.02×5=0.1s;
打3點處瞬時速度的大�。簐=\frac{{x}_{3}+{x}_{4}}{2T}=\frac{(2.38+2.88)×1{0}^{-2}m}{2×0.1s}≈0.26m/s;
由勻變速直線運動的推論△x=at2可知,加速度:a=\frac{{x}_{4}-{x}_{1}+{x}_{5}-{x}_{2}+{x}_{6}-{x}_{3}}{9{T}^{2}}=\frac{({x}_{4}+{x}_{5}+{x}_{6})-({x}_{1}+{x}_{2}+{x}_{3})}{9{T}^{2}}=\frac{(2.88+3.39+3.87)×1{0}^{-2}m-(1.40+1.90+2.38)×1{0}^{-2}m}{9×(0.1s)^{2}}≈0.49m/s2
(3)對a-F圖來說,圖象的斜率表示小車質量的倒數,此題,彈簧測力計的示數F=\frac{1}{2}F,故小車質量為m=\frac{2}{k},故選D.
故答案為:(1)BCD;(2)0.26;\frac{({x}_{4}+{x}_{5}+{x}_{6})-({x}_{1}+{x}_{2}+{x}_{3})}{9{T}^{2}};0.49;(3)D.

點評 解決實驗問題首先要掌握該實驗原理,了解實驗的操作步驟和數據處理以及注意事項,小車質量不變時,加速度與拉力成正比,對a-F圖來說,圖象的斜率表示小車質量的倒數.

練習冊系列答案
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將S2切換到a,多次調節(jié)電阻箱,閉合S1,讀出多組電阻箱的示數R和對應的電壓表示數U,由測得的數據繪出了如圖4所示的\frac{1}{U}-\frac{1}{R}圖象.由此可求得該電池組的電動勢E及內阻r,其中E=2.86V,電源內阻r=0.270Ω.(計算結果保留三位有效數字)

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錯開一些,則:
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