Question

8．如圖1所示，為“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置圖．圖中A為小車(chē)，B為砝碼及砝碼盤(pán)，C為一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板，小車(chē)通過(guò)紙帶與電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器相連，計(jì)時(shí)器接50Hz交流電．小車(chē)A的質(zhì)量為m₁，砝碼及砝碼盤(pán)B的質(zhì)量為m₂．

（1）下列說(shuō)法正確的是D．
A．每次改變小車(chē)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(chē)后接通電源
C．本實(shí)驗(yàn)m₂應(yīng)遠(yuǎn)大于m₁
D．在用圖象探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時(shí)，應(yīng)作a-$\frac{1}{m1}$圖象
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，某同學(xué)由于疏忽，遺漏了平衡摩擦力這一步驟，他測(cè)量得到的a-F圖象，可能是圖2中的圖線丙．（選填“甲”“乙”或“丙”）
（3）某同學(xué)用電火花計(jì)時(shí)器研究小車(chē)作勻變速直線運(yùn)動(dòng)，打出的一條紙帶如圖3所示．已知兩相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出、則小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度大小a=1.0m/s²，打B點(diǎn)時(shí)小車(chē)速度大小為0.35m/s（保留兩位小數(shù)）．

Answer 1

分析 （1）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(chē)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(chē)的質(zhì)量M遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小桶（及砝碼）的質(zhì)量m，因?yàn)椋弘H上繩子的拉力F=Ma=$\frac{M}{M+m}$mg，故應(yīng)該是m＜＜M，而當(dāng)m不再遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于M時(shí)a=$\frac{mg}{m+M}=\frac{g}{1+\frac{M}{m}}$隨m的增大物體的加速度逐漸減小且無(wú)限趨近于g；
（2）如果沒(méi)有平衡摩擦力的話，就會(huì)出現(xiàn)當(dāng)有拉力時(shí)，物體不動(dòng)的情況；
（3）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�。�

解答 解：（1）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(chē)，故B錯(cuò)誤．
C：對(duì)小車(chē)A和砝碼及砝碼盤(pán)B，分別有牛頓第二定律可得：F=m₁a，m₂g-F=m₂a，解得：繩子的拉力F=Ma=$\frac{{m}_{1}}{{m}_{1}+{m}_{2}}$m₂g=$\frac{{m}_{2}g}{1+\frac{{m}_{2}}{{m}_{1}}}$，故只有m₂＜＜m₁，才有：F=m₂g；故C錯(cuò)誤．
D：F=ma，所以：a=$\frac{1}{{m}_{1}}F$，當(dāng)F一定時(shí)，a與$\frac{1}{{m}_{1}}$成正比，故D正確．
（2）遺漏了平衡摩擦力這一步驟，就會(huì)出現(xiàn)當(dāng)有拉力時(shí)，物體不動(dòng)，加速度為零的情況．故圖線為丙．
（3）由于每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出，所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1s，
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，
得：a=$\frac{（0.09-0.05）-（0.05-0.02）}{0．{1}^{2}}=1.0m/{s}^{2}$，打B點(diǎn)時(shí)小車(chē)速度大小為：${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{{t}_{AC}}=\frac{0.09-0.02}{0.2}=0.35m/s$
故答案為：（1）D  （2）丙 （3）1.0    0.35

點(diǎn)評(píng) 會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理分析分析為什么要平衡摩擦力和讓小車(chē)的質(zhì)量M遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小桶（及砝碼）的質(zhì)量m，且會(huì)根據(jù)原理分析實(shí)驗(yàn)誤差．