Question

3．某實驗小組利用拉力傳感器來驗證牛頓第二定律，實驗裝置如圖1．他們將拉力傳感器固定在小車上，用不可伸長的細線將其通過一個定滑輪與鉤碼相連，用拉力傳感器記錄小車受到的拉力F的大��；小車后面固定一打點計時器，通過拴在小車上的紙帶，可測量小車勻加速運動的速度與加速度．

①若交流電的頻率為50Hz，則根據(jù)圖2所打紙帶的打點記錄，小車此次運動經(jīng)B點時的速度v_B=0.40m/s，小車的加速度a=1.46m/s²．
②要驗證牛頓第二定律，除了前面提及的器材及已測出的物理量外，實驗中還需測量出質(zhì)量．
③由于小車所受阻力f的大小難以測量，為了盡量減小實驗的誤差，需盡可能降低小車所受阻力f的影響，以下采取的措施中必要的是：AD．
A．適當(dāng)墊高長木板無滑輪的一端，使未掛鉤碼的小車被輕推后恰能拖著紙帶勻速下滑
B．應(yīng)使鉤碼總質(zhì)量m遠小于小車（加上傳感器）的總質(zhì)量M
C．實驗中應(yīng)先釋放小車，再接通電源
D．適當(dāng)增大鉤碼的總質(zhì)量m．

Answer 1

分析 在勻變速直線運動中，根據(jù)時間中點的瞬時速度大小等于該過程中的平均速度大小和勻變速直線運動的推論△x=aT²求解速度與加速度．
明確實驗原理，了解實驗中的具體操作，熟練應(yīng)用直線運動的規(guī)律以及推論即可正確解答；

解答 解：①由紙帶可知兩個計數(shù)點之間有5個時間間隔，因此其時間為T=5×0.02s=0.1s；
在勻變速直線運動中，時間中點的瞬時速度大小等于該過程中的平均速度大小，因此有：
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.80}{0.2}m/s=0.40m/s$，
根據(jù)逐差法△x=aT²得：
a=$\frac{{x}_{BC}-{x}_{AB}}{{T}^{2}}=\frac{[（8-3.27）-3.27]×1{0}^{-2}}{0.01}$=1.46m/s²．
②要驗證牛頓第二定律，則根據(jù)公式F=ma可知：還需要測量小車的質(zhì)量；
③A、在實驗的過程中，我們認為繩子的拉力F等于鉤碼的重力mg，而在小車運動中還會受到阻力，所以我們首先需要平衡摩擦力．具體的方法是適當(dāng)墊高長木板無滑輪的一端，使未掛鉤碼的小車恰能拖著紙帶勻速下滑，故A正確．
B、根據(jù)實驗原理可知，在該實驗中以及用傳感器直接測出了小車所受拉力大小，因此對小車質(zhì)量和所掛鉤碼質(zhì)量沒有具體要求，故B錯誤
C、先開電源后放小車對實驗的摩擦力不會產(chǎn)生影響；故C錯誤；
D、適當(dāng)增大鉤碼的質(zhì)量可以減小摩擦阻力產(chǎn)生的相對誤差，故D正確．
故選：AD．
故答案為：①0.40； 1.46．    ②質(zhì)量；③A D．

點評 解決本題的關(guān)鍵掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時速度和加速度，關(guān)鍵是勻變速直線運動兩個重要推論的運用，以及知道實驗中的注意事項和實驗的原理．