Question

17．為了探究“物體質(zhì)量一定時加速度與力的關系”，某同學設計了如圖1所示的實驗裝置．其中M為帶滑輪的小車的質(zhì)量，m為砂和砂桶的質(zhì)量，m₀為滑輪的質(zhì)量．力傳感器可測出輕繩中的拉力大�。�

（1）關于實驗，下面說法正確的是AB．
A．本實驗不需要用天平測出砂和砂桶的質(zhì)量
B．實驗前，需將帶滑輪的長木板右端墊高，以平衡摩擦力
C．小車靠近打點計時器，先釋放小車，再接通電源，打出一條紙帶，同時記錄力傳感器的示數(shù)
D．為減小誤差，要保證砂和砂桶的質(zhì)量m遠小于小車的質(zhì)量M
（2）該同學以力傳感器的示數(shù)F為橫坐標，加速度a為縱坐標，畫出的a-F圖象如圖2，圖象不過原點的原因是沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
（3）若圖線與橫坐標的夾角為θ，求得圖線的斜率為k，則滑輪的質(zhì)量為D．
A.$\frac{1}{tanθ}$
B.$\frac{2}{m}$
C.$\frac{1}{tanθ}$-M
D.$\frac{2}{k}$-M．

Answer 1

分析 （1）解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項；
（2）根據(jù)圖2判斷出a-F圖象不過原點的原因
（3）小車質(zhì)量不變時，加速度與拉力成正比，對a-F圖來說，圖象的斜率表示小車質(zhì)量與滑輪質(zhì)量和的倒數(shù)的2倍

解答 解：（1）A、本題拉力可以由彈簧測力計測出，不需要用天平測出砂和砂桶的質(zhì)量，也就不需要使小桶（包括砂）的質(zhì)量遠小于車的總質(zhì)量，故A正確，D錯誤．
B、該題是彈簧測力計測出拉力，從而表示小車受到的合外力，故需要將帶滑輪的長木板右端墊高，以平衡摩擦力，但不需要掛砂桶，故B正確；
C、打點計時器運用時，都是先接通電源，待打點穩(wěn)定后再釋放紙帶，該實驗探究加速度與力和質(zhì)量的關系，要記錄彈簧測力計的示數(shù)，故C錯誤；
故選：AB
（2）由圖2可知，當施加拉力時，開始加速度還是零，說明拉力和物體受到的摩擦力相互抵消，故不過坐標原點的原因為沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；
（3）對a-F圖來說，圖象的斜率表示小車質(zhì)量與滑輪質(zhì)量和的倒數(shù)的2倍，故$M+{m}_{0}=\frac{2}{k}$，解得m₀=$\frac{2}{k}$-M，故D正確
故答案為：（1）AB；（2）沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；
（3）D

點評 解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項，小車質(zhì)量不變時，加速度與拉力成正比，對a-F圖來說，圖象的斜率表示小車質(zhì)量與滑輪質(zhì)量和的倒數(shù)的2倍