Question

3．某實(shí)驗(yàn)小組利用拉力傳感器來驗(yàn)證牛頓第二定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1．他們將拉力傳感器固定在小車上，用不可伸長(zhǎng)的細(xì)線將其通過一個(gè)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；小車后面固定一打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，通過拴在小車上的紙帶，可測(cè)量小車勻加速運(yùn)動(dòng)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(diǎn)記錄，小車此次運(yùn)動(dòng)經(jīng)B點(diǎn)時(shí)的速度v_B=0.40m/s，小車的加速度a=1.46m/s²．
②要驗(yàn)證牛頓第二定律，除了前面提及的器材及已測(cè)出的物理量外，實(shí)驗(yàn)中還需測(cè)量出質(zhì)量．
③由于小車所受阻力f的大小難以測(cè)量，為了盡量減小實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)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(yuǎn)小于小車（加上傳感器）的總質(zhì)量M
C．實(shí)驗(yàn)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(yùn)動(dòng)中，根據(jù)時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度大小等于該過程中的平均速度大小和勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論△x=aT²求解速度與加速度．
明確實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)中的具體操作，熟練應(yīng)用直線運(yùn)動(dòng)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(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間有5個(gè)時(shí)間間隔，因此其時(shí)間為T=5×0.02s=0.1s；
在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)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(yàn)證牛頓第二定律，則根據(jù)公式F=ma可知：還需要測(cè)量小車的質(zhì)量；
③A、在實(shí)驗(yàn)的過程中，我們認(rèn)為繩子的拉力F等于鉤碼的重力mg，而在小車運(yùn)動(dòng)中還會(huì)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(zhǎng)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(shí)驗(yàn)原理可知，在該實(shí)驗(yàn)中以及用傳感器直接測(cè)出了小車所受拉力大小，因此對(duì)小車質(zhì)量和所掛鉤碼質(zhì)量沒有具體要求，故B錯(cuò)誤
C、先開電源后放小車對(duì)實(shí)驗(yàn)的摩擦力不會(huì)產(chǎn)生影響；故C錯(cuò)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(duì)誤差，故D正確．
故選：AD．
故答案為：①0.40； 1.46．    ②質(zhì)量；③A D．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵掌握紙帶的處理方法，會(huì)通過紙帶求解瞬時(shí)速度和加速度，關(guān)鍵是勻變速直線運(yùn)動(dòng)兩個(gè)重要推論的運(yùn)用，以及知道實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)和實(shí)驗(yàn)的原理．