Question

15．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖1所示．砂和砂桶的總質(zhì)量為m，小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量為M．實(shí)驗(yàn)中用砂和砂桶總重力的大小作為細(xì)線對(duì)小車(chē)?yán)�力的大�。?br />
（1）為了使細(xì)線對(duì)小車(chē)的拉力等于小車(chē)所受的合外力，需要將帶有定滑輪的木板B（選填
“A”或“B”）端適當(dāng)墊高，使小車(chē)在不掛（選填“掛”或“不掛”）砂桶時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng)．
（2）實(shí)驗(yàn)中要進(jìn)行質(zhì)量m和M的選取，以下最合理的一組是C．
A．M=200g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
B．M=200g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
C．M=400g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
D．M=400g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
（3）圖2是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，A、B、C、D、E、F、G為7個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出．量出相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為：x_AB=4.22cm、x_BC=4.65cm、x_CD=5.08cm、x_DE=5.49cm．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50Hz，則打C點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度v=0.49m/s．（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）小車(chē)下滑時(shí)受到重力、細(xì)線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應(yīng)平衡摩擦力；
（2）重物加速下滑，處于失重狀態(tài)，其對(duì)細(xì)線的拉力小于重力，要使其對(duì)細(xì)線的拉力近似等于重力，應(yīng)該使加速度減小，即重物的質(zhì)量應(yīng)該遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量．
（3）根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出C點(diǎn)的速度．

解答 解：（1）小車(chē)下滑時(shí)受到重力、細(xì)線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應(yīng)該用重力的下滑分量來(lái)平衡摩擦力，可以將長(zhǎng)木板B端墊高，不掛砂和砂桶，輕推小車(chē)，使小車(chē)做勻速直線運(yùn)動(dòng)即可；
（2）重物加速下滑，處于失重狀態(tài)，其對(duì)細(xì)線的拉力小于重力，設(shè)拉力為T(mén)，根據(jù)牛頓第二定律，
對(duì)重物，有：mg-T=ma
對(duì)小車(chē)，有：T=Ma
解得：T=$\frac{M}{M+m}$mg
故當(dāng)M＞＞m時(shí)，有T≈mg
故C符合要求
故選：C
③相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1s，
小車(chē)通過(guò)C點(diǎn)的速度為：v_c=$\frac{{x}_{BC}^{\;}+{x}_{CD}^{\;}}{2T}=\frac{4.65+5.08}{0.2}×1{0}_{\;}^{-2}=0.49m/s$
故答案為：（1）B；不掛；（2）C；（3）0.49；

點(diǎn)評(píng) 只要真正掌握了實(shí)驗(yàn)原理就能順利解決此類(lèi)實(shí)驗(yàn)題目，而實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理都與實(shí)驗(yàn)原理有關(guān)，知道平衡摩擦力的方法，難度適中．