Question

【題目】用圖甲所示裝置探究物體的加速度與力的關系.實驗時保持小車(含車中重物)的質量M不變，細線下端懸掛鉤碼的總重力作為小車受到的合力F，用打點計時器測出小車運動的加速度a.

(1)關于實驗操作，下列說法正確的是________.

A.實驗前應調節(jié)滑輪高度，使滑輪和小車間的細線與木板平行

B.平衡摩擦力時，在細線的下端懸掛鉤碼，使小車在線的拉力作用下能勻速下滑

C.每次改變小車所受的拉力后都要重新平衡摩擦力

D.實驗時應先接通打點計時器電源，后釋放小車

(2)圖乙為實驗中打出紙帶的一部分，從比較清晰的點跡起，在紙帶上標出連續(xù)的5個計數點A、B、C、D、E，相鄰兩個計數點之間都有4個點跡未標出，測出各計數點到A點間的距離.已知所用電源的頻率為50 Hz，打B點時小車的速度vB＝________ m/s，小車的加速度a＝________ m/s2.

(3)改變細線下端鉤碼的個數，得到a－F圖象如圖丙所示，造成圖線上端彎曲的原因可能是________.

Answer 1

【答案】 (1)AD　　 (2)0.316　 0.93 (3)隨所掛鉤碼質量m的增大，不能滿足Mm.

【解析】試題分析：（1）實驗要保證拉力等于小車受力的合力，探究加速度與力的關系實驗時，需要平衡摩擦力，平衡摩擦力時，要求小車在無動力的情況下平衡摩擦力，不需要掛任何東西．平衡摩擦力時，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即：mgsinθ=μmgcosθ，可以約掉m，只需要平衡一次摩擦力；

（2）根據勻變速直線運動的推論公式△x=aT2可以求出小車運動的加速度的大小，根據勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上B點時小車的瞬時速度大小；

（3）為使繩子拉力近似等于砝碼和砝碼盤的重力，應滿足砝碼和砝碼盤的質量遠小于小車的質量．

解：（1）A、調節(jié)滑輪的高度，使牽引木塊的細繩與長木板保持平行，否則拉力不會等于合力，故A正確；

B、在調節(jié)模板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時，不應懸掛鉤碼，故B錯誤；

C、由于平衡摩擦力之后有Mgsinθ=μMgcosθ，故tanθ=μ．所以無論小車的質量是否改變，小車所受的滑動摩擦力都等于小車的重力沿斜面的分力，改變小車質量即改變拉小車拉力，不需要重新平衡摩擦力，故C錯誤；

D、打點計時器要“早來晚走”即實驗開始時先接通打點計時器的電源待其平穩(wěn)工作后再釋放木塊，而當實驗結束時應先控制木塊停下再停止打點計時器，故D正確；

選擇：AD

（2）已知打點計時器電源頻率為50Hz，則紙帶上相鄰計數點間的時間間隔為 T=5×0.02s=0.1s．

根據△x=aT2可得：xCE﹣xAC=a（2T）2，

小車運動的加速度為：a==0.93m/s2

B點對應的速度：vB=，

（3）隨著力F的增大，即隨所掛鉤碼質量m的增大，不能滿足M＞＞m，因此曲線上部出現彎曲現象．

故答案為：（1）AD；（2）0.316； 0.93；（3）隨所掛鉤碼質量m的增大，不能滿足M＞＞m