Question

10．用如圖1所示裝置做“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)中小車及砝碼的總質(zhì)量為m₁，鉤碼質(zhì)量為m₂，并用鉤碼所受的重力作為小車受到的合力，用紙帶測出小車運(yùn)動(dòng)的加速度．

（1）下列說法正確的是CD
A．每次改變小車質(zhì)量時(shí)，應(yīng)重新平衡摩擦力
B．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先釋放小車后接通電源
C．本實(shí)驗(yàn)中m₁應(yīng)遠(yuǎn)大于m₂
D．在用圖象探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時(shí)，應(yīng)用a-$\frac{1}{{m}_{1}}$圖象
（2）如圖2為實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶的一部分，從比較清晰的點(diǎn)跡起，在紙帶上標(biāo)出了連續(xù)的5個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間都有4個(gè)點(diǎn)跡沒有標(biāo)出，測出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到A點(diǎn)之間的距離，如圖2所示．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在頻率為50Hz的交流電源兩端，則此次實(shí)驗(yàn)中小車運(yùn)動(dòng)的加速度的測量值a=1.0m/s²．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)改變所掛鉤碼的質(zhì)量，分別測量小車在不同外力作用下的加速度．根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)畫出a-F關(guān)系圖線，如圖3所示．此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此現(xiàn)象的主要原因可能是C
A．小車與平面軌道之間存在摩擦   B．平面軌道傾斜角度過大
C．所掛鉤碼的總質(zhì)量過大        D．所用小車的質(zhì)量過大．

Answer 1

分析 實(shí)驗(yàn)時(shí)需要提前做的工作有兩個(gè)：①平衡摩擦力，且每次改變小車質(zhì)量時(shí)，不用重新平衡摩擦力，因?yàn)閒=mgsinθ=μmgcosθ，m約掉了．②讓小車的質(zhì)量M遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小桶（及砝碼）的質(zhì)量m．
根據(jù)紙帶數(shù)據(jù)，由△x=at²可求小車的加速度．

解答 解：A、平衡摩擦力，假設(shè)木板傾角為θ，則有：f=mgsinθ=μmgcosθ，m約掉了，故不需要重新平衡摩擦力．故A錯(cuò)誤．
B、實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源后釋放小車，故B錯(cuò)誤．
C、因?yàn)椋簩?shí)際上繩子的拉力F=m₁a=$\frac{{m}_{1}}{{m}_{1}+{m}_{2}}{m}_{2}g$=$\frac{{m}_{2}g}{1+\frac{{m}_{2}}{{m}_{1}}}$，當(dāng)小車的質(zhì)量m₁遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量m₂，F(xiàn)=m₂g，故C正確．
D、研究a與m的關(guān)系時(shí)，由于a與m成反比，通過曲線無法得出a與m的關(guān)系，所以應(yīng)用a-$\frac{1}{{m}_{1}}$圖象，故D正確．
故選：CD．
（2）根據(jù)△x=aT²，運(yùn)用逐差法得，a=$\frac{{x}_{CE}-{x}_{AC}}{4{T}^{2}}=\frac{[（21.60-8.79）-8.79]×1{0}^{-2}}{4×0.01}$=1.0m/s²．
（3）隨著力F的增大，即砝碼和小盤總質(zhì)量的增大，不再滿足砝碼和小盤的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，因此曲線上部出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象，故C正確、ABD錯(cuò)誤．
故選：C．
故答案為：（1）CD     （2）1.0    （3）C

點(diǎn)評 教科書本上的實(shí)驗(yàn)，我們要從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)這幾點(diǎn)去搞清楚．要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實(shí)驗(yàn)問題的能力，在平時(shí)練習(xí)中要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識的理解與應(yīng)用．