Question

【題目】在探究物體的加速度與物體所受外力、物體質(zhì)量間的關(guān)系時(shí)，采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，小車以及車中的砝碼質(zhì)量用M表示，盤以及盤中的砝碼質(zhì)量用m表示。

（1）實(shí)驗(yàn)過程中，電火花計(jì)時(shí)器接在頻率為f=50Hz的交流電源上，調(diào)整定滑輪高度，使細(xì)線與長(zhǎng)木板平行。

（2）若已平衡好摩擦，在小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)過程中，繩子拉力=________，當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足_______時(shí)，才可以認(rèn)為繩子對(duì)小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力。

（3）某小組同學(xué)先保持盤及盤中的砝碼質(zhì)量m一定來做實(shí)驗(yàn)，其具體操作步驟如下，以下做法正確的是___________。

A．平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將盤及盤中的砝碼用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上

B．每次改變小車的質(zhì)量時(shí)，需要重新平衡摩擦力

C．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再放開小車

D．用天平測(cè)出m以及M，小車運(yùn)動(dòng)的加速度可直接用公式求出

（4）某小組同學(xué)保持小車以及車中的砝碼質(zhì)量M一定，探究加速度a與所受外力F的關(guān)系時(shí)，由于他們操作不當(dāng)，這組同學(xué)得到的a-F關(guān)系圖像如圖所示，①圖線不過原點(diǎn)的原因是__________；②圖線上端彎曲的原因是__________________。

（5）某小組在操作完全正確且滿足（2）中質(zhì)量關(guān)系的情況下，下圖為實(shí)驗(yàn)時(shí)小車在長(zhǎng)木板上帶動(dòng)紙帶運(yùn)動(dòng)打出的一條紙帶的一部分，0、1、2、3、4、5、6為計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)未畫出。從紙帶上測(cè)出，、、。則小車加速度大小a=________（保留三位有效數(shù)字）

（6）（5）中實(shí)驗(yàn)小組用所得數(shù)據(jù)探究動(dòng)能定理，測(cè)得上圖紙帶計(jì)數(shù)點(diǎn)1、5間距離為x，該小組最終要驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為____________。（用m、M、f，x、、以及重力加速度g表示）

Answer 1

【答案】（2）M>>m（3）C （4）①沒平衡摩擦力；②不滿足M>>m（5）1．30

（6）

【解析】試題分析：（2）設(shè)小車的質(zhì)量為M，砝碼盤總質(zhì)量為m，將兩者看做一個(gè)整體，對(duì)整體有，對(duì)小車有，聯(lián)立可得，只有當(dāng)時(shí)，

（3）平衡摩擦力時(shí)，不能將及盤中的砝碼用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上，故A錯(cuò)誤；平衡摩擦力時(shí)應(yīng)用，則只需滿足，與質(zhì)量無關(guān)，改變小車質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力，故B錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)時(shí)，先接通電源，再釋放小車，故C正確；小車運(yùn)動(dòng)的加速度通過紙帶求出，不能通過求出，故D錯(cuò)誤．

（4）當(dāng)F≠0時(shí)，a=0．也就是說當(dāng)繩子上有拉力時(shí)小車的加速度還為0，說明小車的摩擦力與繩子的拉力抵消呢．該組同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中遺漏了平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；

而后者：隨著F的增大，即砂和砂桶質(zhì)量的增大，不在滿足砂和砂桶遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，因此曲線上部出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象．

（5）由于相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出，所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔．

根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式得，解得：．

（6）重力做功，計(jì)數(shù)點(diǎn)1時(shí)的速度為，5點(diǎn)的速度為，增加的動(dòng)能為，聯(lián)立可得