Question

【題目】某同學(xué)利用圖甲所示的裝置探究“外力一定時,加速度與質(zhì)量的關(guān)系”。圖中打點計時器的電源為50 Hz的交流電源,小車的質(zhì)量未知。

(1)實驗之前要平衡小車所受的阻力,具體的步驟是,吊盤中不放物塊,調(diào)整木板右端的高度,用手輕撥小車,直到打點計時器打出一系列________的點。

(2)按住小車,在吊盤中放入適當質(zhì)量的物塊,并在小車中放入質(zhì)量已知的砝碼,為了保證在改變小車中砝碼的質(zhì)量時,小車所受的拉力近似不變,吊盤和盤中物塊的質(zhì)量和應(yīng)滿足的條件是____。

(3)打開打點計時器電源,釋放小車,得到如圖乙所示的紙帶,圖示為五個連續(xù)點之間的距離(單位:cm),則小車的加速度a=____ m/s2。(結(jié)果保留兩位小數(shù))

(4)改變小車中的砝碼質(zhì)量多次試驗,得到不同的紙帶,記錄砝碼的質(zhì)量m,并根據(jù)紙帶求出不同的m對應(yīng)的加速度a,以m為橫坐標,為縱坐標,做出-m關(guān)系圖線如圖丙所示,設(shè)圖中直線的斜率為k,縱軸上的截距為b,若牛頓第二定律成立,則小車的質(zhì)量為______。

Answer 1

【答案】間隔均勻 遠小于小車的質(zhì)量 3.25

【解析】

(1)[1]平衡摩擦力后，用手輕撥小車，小車應(yīng)做勻速直線運動，打點計時器打出一系列間隔均勻的點。

(2)[2]設(shè)小車質(zhì)量為M，車上砝碼質(zhì)量為m, 吊盤和盤中物塊的質(zhì)量和為m2，小車所受拉力為F，對小車和砝碼受力分析，由牛頓第二定律可得

對吊盤和盤中物塊受力分析，由牛頓第二定律可得

解得：

化簡得：

當時，改變車上砝碼質(zhì)量m，小車所受拉力近似不變。故為了保證在改變小車中砝碼的質(zhì)量時，小車所受的拉力近似不變，吊盤和盤中物塊的質(zhì)量和應(yīng)滿足的條件是遠小于小車的質(zhì)量。

(3) [3]圖示為五個連續(xù)點，小車的加速度

(4)[4]認為拉力不變，則

化簡得：

圖中直線的斜率為k，縱軸上的截距為b，則

，

解得：