Question

13．實驗室備有小車、一端附有滑輪的木板、打點計時器、紙帶、細(xì)線、鉤碼等器材，組裝成如圖1所示的裝置可以做力學(xué)中的許多實驗．

（1）以下說法正確的是AC．
A．用此裝置“研究勻變速直線運(yùn)動”時，必須調(diào)整滑輪高度使連接小車的細(xì)線與木板平行
B．用此裝置“探究加速度a與力M的關(guān)系”時，每次改變小車的質(zhì)量之后，都需要重新平衡摩擦力
C．用此裝置“探究加速度a與力F的關(guān)系”時，應(yīng)使鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量
D．以小車和鉤碼整體為研究對象，平衡摩擦力后，可以用此裝置驗證機(jī)械能守恒定律
（2）在利用此裝置“探究加速度a與力F的關(guān)系”時，實驗中按規(guī)范操作打出的一條紙帶如圖2所示，已知交流電源的頻率為50Hz，則打下A點時小車的瞬時速度為0.525m/s．（結(jié)果保留3為有效數(shù)字）
（3）在利用此裝置“探究加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系”時，以小車的加速度的倒數(shù)$\frac{1}{a}$為縱軸，小車和車上砝碼的總質(zhì)量M為橫軸，描繪出$\frac{1}{a}$-M的圖象，圖中正確的是B．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的原理以及操作步驟中的注意事項逐項分析，得出正確的答案．
（2）根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出A點的速度．
（3）根據(jù)牛頓第二定律得出$\frac{1}{a}$與M的關(guān)系式，從而確定正確的圖線．

解答 解：（1）A、用此裝置“研究勻變速直線運(yùn)動”時，必須調(diào)整滑輪高度使連接小車的細(xì)線與木板平行，故A正確．
B、用此裝置“探究加速度a與力M的關(guān)系”時，改變小車的質(zhì)量之后，不需要重新平衡摩擦力，故B錯誤．
C、用此裝置“探究加速度a與力F的關(guān)系”時，為了保證鉤碼的重力等于繩子的拉力，應(yīng)使鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，故C正確．
D、該裝置不能驗證機(jī)械能守恒，因為系統(tǒng)受到阻力的作用，故D錯誤．
故選：AC．
（2）A點的瞬時速度${v}_{A}=\frac{{x}_{46}}{2T}=\frac{2.10×1{0}^{-2}}{0.04}m/s$=0.525m/s．
（3）根據(jù)牛頓第二定律得：a=$\frac{mg}{M+m}$，則$\frac{1}{a}=\frac{1}{mg}M+\frac{1}{g}$，以小車的加速度的倒數(shù)$\frac{1}{a}$為縱軸，小車和車上砝碼的總質(zhì)量M為橫軸，作出的圖象為傾斜的直線，與縱軸有截距．故選：B．
故答案為：（1）AC；（2）0.525；（3）B．

點評 解決實驗問題的關(guān)鍵是明確實驗原理，同時熟練應(yīng)用基本物理規(guī)律解決實驗問題，知道勻變速直線運(yùn)動中間時刻的速度等于平均速度，知道為什么沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量時沙和沙桶的重力可以認(rèn)為等于小車的拉力，對于基本知識規(guī)律不但明白是什么還要知道為什么．