Question

5．某同學(xué)利用學(xué)�，F(xiàn)有傳感器組裝成如圖甲所示裝置圖，用以研究外力與加速度的關(guān)系．將力傳感器安裝在置于光滑水平軌道的小車(chē)上，通過(guò)細(xì)繩繞過(guò)光滑定滑輪懸掛鉤碼．開(kāi)始實(shí)驗(yàn)后，依次按照如下步驟操作：
①同時(shí)打開(kāi)力傳感器、位移傳感器和速度傳感器；
②釋放小車(chē)；
③關(guān)閉傳感器，根據(jù)F-x，v-x圖象記錄下繩子拉力F和小車(chē)加速度a；
④重復(fù)上述步驟．

（1）某次釋放小車(chē)后得到的F-x，v-x圖象如圖所示．根據(jù)圖象，此次操作應(yīng)記錄下的外力F大小為0.82N，加速度a為1m/s²．
（2）利用上述器材和過(guò)程得到多組數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)作出a-F圖象，為一直線，則B
A、理論上直線斜率應(yīng)等于小車(chē)和鉤碼總重量的倒數(shù)
B、直線不過(guò)原點(diǎn)可能是因?yàn)檐壍罌](méi)有調(diào)整到水平
C、如果小車(chē)受到來(lái)自水平軌道的恒定阻力，直線斜率會(huì)變小
D、若實(shí)驗(yàn)中鉤碼質(zhì)量較大，圖象可能會(huì)呈現(xiàn)一條曲線．

Answer 1

分析 （1）了解該實(shí)驗(yàn)裝置，知道實(shí)驗(yàn)過(guò)程中小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況．根據(jù)F-t，v-x圖象求出F大小和a的大�。�
（2）求出a-F圖象的函數(shù)表達(dá)式，根據(jù)a-F圖象知道理論上直線斜率應(yīng)等于小車(chē)質(zhì)量的倒數(shù)，根據(jù)牛頓第二定律分析小車(chē)受到自水平軌道的恒定阻力時(shí)，斜率的變化情況，鉤碼質(zhì)量較大，不影響力傳感器測(cè)量繩子對(duì)小車(chē)的拉力．

解答 解：（1）由圖示圖象可知，小車(chē)開(kāi)始沒(méi)有運(yùn)動(dòng)時(shí)，力傳感器上顯示的是鉤碼的重，加速運(yùn)動(dòng)后繩的拉力小于鉤碼的重；
當(dāng)0.20 s時(shí)小車(chē)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，由圖象圖象可知，記錄下的外力F大小為0.82N；
由v-x圖象可知，小車(chē)位移為：x=1.20-0.20=1.00m內(nèi)，小車(chē)的速度由0m/s變?yōu)?.414m/s，
小車(chē)做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度位移公式得，加速度為：a=$\frac{{v}^{2}}{2x}$=$\frac{1.41{4}^{2}}{2×1}$≈1m/s²；
（2）A、由牛頓第二定律得，加速度為：a=$\frac{1}{m}$F，a-F圖象的斜率k=$\frac{1}{m}$，即理論上直線斜率應(yīng)等于小車(chē)質(zhì)量的倒數(shù)，故A錯(cuò)誤．
B、直線不過(guò)原點(diǎn)可能是因?yàn)檐壍罌](méi)有調(diào)整到水平，重力沿軌道方向有分力，故B正確．
C、如果小車(chē)受到來(lái)自水平軌道的恒定阻力，那么a=$\frac{1}{m}$F-$\frac{f}{m}$，f為阻力，那么a-F圖象知道直線斜率不變，變的是圖形不過(guò)原點(diǎn)，故C錯(cuò)誤．
D、若實(shí)驗(yàn)中鉤碼質(zhì)量較大，不影響力傳感器測(cè)量繩子對(duì)小車(chē)的拉力，所以圖象仍然是直線，故D錯(cuò)誤．
故選：B．
故答案為：（1）0.82，1；（2）B．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析等能為他，分析清楚圖示圖象、知道實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)即可解題；解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)．通過(guò)作圖法研究?jī)蓚�(gè)變量之間的關(guān)系是物理里常用的一種手段，只有直線圖形可以清楚地說(shuō)明兩變量之間的關(guān)系．