Question

12．某同學(xué)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，采用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
（1）為了完成實(shí)驗(yàn)，除了圖1中所示的器材外，還需要以下實(shí)驗(yàn)器材中的BDE
A．秒表   B．天平   C．彈簧測(cè)力計(jì)
D．毫米刻度尺       E．低壓交流電源
（2）探究小車加速度和力的關(guān)系：他先用墊木把長(zhǎng)木板的一端墊高來平衡摩擦力．掛上小桶，每次往桶中加入適量的沙來改變小車受到的力，相應(yīng)地測(cè)出小車獲得的加速度．在該實(shí)驗(yàn)中，所用交流電的頻率為50Hz．某次實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶如圖2所示，從比較清晰的某點(diǎn)起，取五個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，分別標(biāo)明0、1、2、3、4．量得S₁=2.15cm，S₂=2.90cm，S₃=3.70cm，S₄=4.40cm，則打“3”點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小為0.405m/s，利用逐差法求得小車的加速度大小為0.763m/s²（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）
（3）若甲、乙兩同學(xué)用同一裝置做實(shí)驗(yàn)，為方便對(duì)比，兩個(gè)同學(xué)畫圖時(shí)橫、縱軸坐標(biāo)的標(biāo)度都是一樣的，各自得到了a-F圖象如圖3所示．圖象的斜率不同說明兩位同學(xué)使用器材中的小車質(zhì)量是不同的，且大小關(guān)系是m_甲＞m_乙．
（4）若丙同學(xué)多次測(cè)量做出a-F圖象如圖4所示，發(fā)現(xiàn)該圖線不通過原點(diǎn)，且圖線的BC段明顯偏離直線，分析可能的原因BD
A．摩擦力平衡過度        B．平衡摩擦力時(shí)傾角太小
C．所用小車的質(zhì)量太大    D．所掛桶和沙的總質(zhì)量太大

Answer 1

分析 （1）明確實(shí)驗(yàn)原理以及具體操作，知道需要測(cè)量數(shù)據(jù)即可正確解答；
（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論求解瞬時(shí)速度，利用逐差法可求出物體的加速度大小；
（3）a-F圖象的斜率等于物體的質(zhì)量，故斜率不同則物體的質(zhì)量不同；
（4）實(shí)驗(yàn)中用砂和砂桶的重力代替小車的合力，故要通過將長(zhǎng)木板右端墊高來平衡摩擦力和使小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂和砂桶質(zhì)量來減小實(shí)驗(yàn)的誤差．

解答 解：（1）需要刻度尺測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離大小，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是低壓交流電源，需要天平測(cè)量小車質(zhì)量，故AC錯(cuò)誤．BDE正確；
故選：BDE．
（2）相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1s，
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論得：${v}_{3}=\frac{{s}_{3}+{s}_{4}}{2T}=\frac{0.044+0.037}{0.2}$=0.405m/s，
根據(jù)△x=aT²得：
$a=\frac{{s}_{4}+{s}_{3}-{s}_{2}-{s}_{1}}{4{T}^{2}}$=$\frac{0.0440+0.0370-0.0290-0.0215}{0.04}$=0.763m/s²，
（3）由圖可知在拉力相同的情況下a_乙＞a_甲，
根據(jù)F=ma可得a=$\frac{F}{m}$，即a-F圖象的斜率等于物體質(zhì)量的倒數(shù)，即m_乙＜m_甲．故兩人的實(shí)驗(yàn)中小車質(zhì)量不同．
（4）A、開始當(dāng)小車掛上重物時(shí)，加速度卻為零，線性圖象不通過坐標(biāo)原點(diǎn)，故導(dǎo)致圖象不過原點(diǎn)的原因是木板傾角偏小．即說明操作過程中平衡摩擦力不足，故B正確，A錯(cuò)誤；
C、從圖象上可以看出：F從0開始增加，砂和砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于車的質(zhì)量，慢慢的砂和砂桶的重力在增加，那么在后面砂和砂桶的質(zhì)量就沒有遠(yuǎn)小于車的質(zhì)量，由加速度表達(dá)式知a逐漸減小，所以圖象向下彎曲，故C錯(cuò)誤，D正確．
故選：BD
故答案為：（1）BDE；（2）0.405；0.763；（3）小車質(zhì)量；m_甲＞m_乙； （4）BD

點(diǎn)評(píng) 本題利用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實(shí)驗(yàn)問題，在平時(shí)練習(xí)中要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的理解與應(yīng)用，提高解決問題能力，本實(shí)驗(yàn)用控制變量法，只有在滿足平衡摩擦力和小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂和砂桶質(zhì)量的雙重條件下，才能用砂和砂桶重力代替小車所受的合力！