Question

【題目】某實(shí)驗(yàn)小組欲以如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置“探究加速度與物體受力和質(zhì)量的關(guān)系”。圖甲中A為小車(chē)，B為裝有砝碼的小盤(pán)，C為一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板，小車(chē)通過(guò)紙帶與電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(未畫(huà)出)相連，小車(chē)的質(zhì)量為m1，小盤(pán)(及砝碼)的質(zhì)量為m2。

(1)下列說(shuō)法正確的是________。

A.實(shí)驗(yàn)時(shí)先放開(kāi)小車(chē)，再啟動(dòng)計(jì)時(shí)器

B.每次改變小車(chē)質(zhì)量時(shí)，應(yīng)重新平衡摩擦力

C.本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)滿足m2遠(yuǎn)小于m1的條件

D.在用圖象探究小車(chē)加速度與受力的關(guān)系時(shí)，應(yīng)作a－m1圖象

(2)若該實(shí)驗(yàn)小組在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了實(shí)驗(yàn)，得到了兩條a－F圖線，如圖乙所示，可知在軌道右側(cè)抬高成為斜面情況下得到的圖線是________(選填“①”或“②”)。

(3)隨著鉤碼的數(shù)量逐漸增多，圖乙中的圖線明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是________。

A.小車(chē)與軌道之間存在摩擦 B.導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)

C.所掛鉤碼的總質(zhì)量太大 D.所用小車(chē)的質(zhì)量太大

(4)實(shí)驗(yàn)中，得到一條打點(diǎn)的紙帶，如圖所示，已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T，且間距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出，則打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下F點(diǎn)時(shí)小車(chē)的瞬時(shí)速度的計(jì)算式為vF＝________，小車(chē)加速度的計(jì)算式a＝________。

(5)若某同學(xué)平衡好摩擦阻力后，在保持小車(chē)質(zhì)量不變的情況下，通過(guò)多次改變砝碼重力，作出小車(chē)加速度a與砝碼重力F的關(guān)系圖象如圖乙中①所示．若牛頓第二定律成立，重力加速度g＝10m/s2，則小車(chē)的質(zhì)量為________kg，小盤(pán)的質(zhì)量為________kg。

Answer 1

【答案】C ① C 0.5 0.1

【解析】

(1)[1]A．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源后釋放小車(chē)，故A錯(cuò)誤；

B．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B錯(cuò)誤；

C．繩子的真實(shí)拉力為：

故應(yīng)該是m2＜＜m1，即實(shí)驗(yàn)中應(yīng)滿足小盤(pán)和重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量，繩子的拉力近似替代為小盤(pán)(及砝碼)的重力，故C正確；

D．由牛頓第二定律F=ma，所以：

所以在用圖象探究小車(chē)的加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，通常作圖象能得到線性函數(shù)，故D錯(cuò)誤；

故選C。

(2)[2]若木板水平，就沒(méi)有平衡摩擦力，一定有a=0時(shí)，F≠0，對(duì)應(yīng)圖像②，而由圖象①可知，當(dāng)F=0時(shí)，a≠0。也就是說(shuō)當(dāng)繩子上沒(méi)有拉力時(shí)小車(chē)就有加速度，該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中傾斜木板時(shí)平衡摩擦力過(guò)大，即傾角過(guò)大，平衡摩擦力時(shí)木板的右端墊得過(guò)高；所以圖線①是在軌道右側(cè)抬高成為斜面情況下得到的。

(3)[3]隨著鉤碼的數(shù)量增大到一定程度時(shí)圖乙的圖線明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是所掛鉤碼的總質(zhì)量太大，不再滿足小車(chē)質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量，因此我們?cè)侔延勉^碼所受重力作為小車(chē)所受的拉力，會(huì)導(dǎo)致較大的誤差，因此C正確，ABD錯(cuò)誤；

故選C。

(4)[4]根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過(guò)程中的平均速度，可以求出打紙帶上F點(diǎn)時(shí)小車(chē)的瞬時(shí)速度大小:

[5]根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT2可以求出加速度的大小，六段位移采用逐差法得：

為了更加準(zhǔn)確的求解加速度，我們對(duì)三個(gè)加速度取平均值，得：

(5)[6]對(duì)a-F圖來(lái)說(shuō)，圖象的斜率表示小車(chē)質(zhì)量的倒數(shù)，故小車(chē)質(zhì)量為：

[7]F=0時(shí)，產(chǎn)生的加速度是由于托盤(pán)作用產(chǎn)生的，故有：

mg=m1a0，

解得：

。