Question

10．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個探究小車的加速度α與小車所受拉力F及質(zhì)量M關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，如圖為實(shí)驗(yàn)裝置簡圖．（所用交變電流的頻率為50Hz）

（1）（多選題）關(guān)于本實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是AB
A．應(yīng)先接通電源，再釋放小車
B．跨過滑輪連接小車的細(xì)繩應(yīng)保持與長木板平行
C．在平衡木板對小車的摩擦力時，應(yīng)該掛上砝碼盤，再將木板墊起適當(dāng)角度
D．當(dāng)砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量m等于小車的質(zhì)量M時，可以認(rèn)為細(xì)繩的拉力大小等于砝碼盤和盤中砝碼放入總重力（2）如圖丁為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶．計(jì)時器打點(diǎn)的時間間隔為0.02s．從比較清晰的點(diǎn)起，每5個點(diǎn)取一個計(jì)數(shù)點(diǎn)，量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示．該小車的加速度a=0.20m/s²（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（3）保持砝碼和砝碼盤的質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量M，分別得到小車加速度a與質(zhì)量M及對應(yīng)的$\frac{1}{M}$，數(shù)據(jù)如下表：

試驗(yàn)次數(shù)	1	2	3	4	5
小車加速度a/（m•s-2）	0.44	0.34	0.27	0.19	0.16
小車質(zhì)量M/kg	0.30	0.40	0.50	0.70	1.00
小車質(zhì)量倒數(shù)$\frac{1}{M}$/kg-1	3.33	2.50	2.00	1.43	1.00

請?jiān)谧鴺?biāo)紙中畫出a-$\frac{1}{M}$圖線，并從圖線判斷小車加速度a與質(zhì)量M之間應(yīng)滿足反比（選填“正比”或“反比”）關(guān)系．
（4）平衡摩擦力后，小車恰好可以做勻速運(yùn)動．保持小車總質(zhì)量不變，探究小車的加速度與合外力的關(guān)系時，根據(jù)計(jì)算出的小車加速度a和砝碼盤中的砝碼總重力F，作出a-F圖象，如圖丙所示．請說明圖線不通過原點(diǎn)主要原因平衡摩擦力過度．

Answer 1

分析 根據(jù)實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)確定正確的選項(xiàng)．根據(jù)連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差是一恒量求出小車的加速度．根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)作出a-$\frac{1}{M}$圖線，結(jié)合圖線確定a與M的關(guān)系．

解答 解：（1）A、實(shí)驗(yàn)時應(yīng)先接通電源，再釋放小車，故A正確．
B、在實(shí)驗(yàn)中，細(xì)線的拉力為小車所受的合力，跨過滑輪連接小車的細(xì)繩應(yīng)保持與長木板平行，故B正確．
C、平衡摩擦力時，不需要掛上砝碼盤，故C錯誤．
D、當(dāng)砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M時，可以認(rèn)為細(xì)繩的拉力大小等于砝碼盤和盤中砝碼放入總重力，故D錯誤．
故選：AB．
（2）因?yàn)檫B續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差△x=0.20cm，根據(jù)△x=aT²得，a=$\frac{△x}{{T}^{2}}=\frac{0.20×1{0}^{-2}}{0.01}m/{s}^{2}=0.20m/{s}^{2}$．
（3）a-$\frac{1}{M}$圖線如圖所示，從圖線判斷小車加速度a與質(zhì)量M成反比．
（4）由a-F圖線可知，當(dāng)F=0時，加速度a不等于零，可知平衡摩擦力過度．
故答案為：（1）AB，（2）0.20，（3）如圖所示，反比，（4）平衡摩擦力過度．

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵會從紙帶上求瞬時速度和加速度，以及在作圖時注意，偏離比較遠(yuǎn)的點(diǎn)可以舍去，注意本題中的M和m是表示的誰的質(zhì)量，不能混淆．