Question

20．利用圖一裝置可以做力學(xué)中的許多實驗，
（1）以下說法正確的是BD．
A．用此裝置“研究勻變速直線運(yùn)動”時，必須設(shè)法消除小車和滑軌間的摩擦阻力的影響
B．用此裝置“研究勻變速直線運(yùn)動”時，必須調(diào)整滑輪高度使連接小車的細(xì)線與滑軌平行
C．用此裝置“探究加速度a與力F的關(guān)系”每次改變砝碼及砝碼盤總質(zhì)量之后，需要重新平衡摩擦力
D．用此裝置“探究加速度a與力F的關(guān)系”應(yīng)使小盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量
（2）本裝置中要用到打點(diǎn)計時器，如圖二所示為實驗室常用的兩種計時器，其中甲裝置用的電源要求是A．
A．交流220V     B．直流220V    C．交流4-6V     D．直流4-6V

（3）在利用此裝置“探究加速度a與力F的關(guān)系”時，實驗中按規(guī)范操作打出的一條紙帶的一部分如圖三．已知打點(diǎn)計時器接在頻率為50Hz的交流電源上，則此次實驗中打點(diǎn)計時器打下A 點(diǎn)時小車的瞬時速度為0.52m/s．（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）利用圖示小車紙帶裝置可以完成很多實驗，在研究勻變速直線運(yùn)動時不需要平衡摩擦力，“研究勻變速直線運(yùn)動”時，細(xì)線必須與木板平行以保持加速度不變；在探究“小車的加速度a與力F的關(guān)系”時，根據(jù)牛頓第二定律求出加速度a的表達(dá)式，不難得出當(dāng)鈞碼的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小車的質(zhì)量時，加速度a近似等于g的結(jié)論．
（2）甲裝置是電火花打點(diǎn)計時器，直接接220V交流電源，乙裝置是電磁式打點(diǎn)計時器，需接低壓交流電源；
（3）根據(jù)中間時刻的速度等于平均速度求解A點(diǎn)速度．

解答 解：（1）A、此裝置可以用來研究勻變速直線運(yùn)動，但不需要平衡摩擦力，故A錯誤；
B、用此裝置“研究勻變速直線運(yùn)動”時，必須調(diào)整滑輪高度使連接小車的細(xì)線與滑軌平行，保持小車的加速度不變．故B正確；
C、平衡摩擦力的方法是將木板帶打點(diǎn)計時器的一端適當(dāng)墊高，這樣做的目的是利用小車重力沿斜面分力補(bǔ)償小車運(yùn)動中所受阻力的影響，即mgsinθ=μmgcosθ，式子成立與質(zhì)量無關(guān)，故改變質(zhì)量后不需重新進(jìn)行平衡，故C錯誤．
D、在利用該裝置來“探究物體的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”時，設(shè)小車的質(zhì)量為M，小吊盤和盤中物塊的質(zhì)量為m，設(shè)繩子上拉力為F，
以整體為研究對象有mg=（m+M）a
解得：$a=\frac{mg}{M+m}$
以M為研究對象有繩子的拉力為：$F=Ma=\frac{Mmg}{M+m}$
顯然要有F=mg必有m+M=M，故有M＞＞m，即只有M＞＞m時才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于小吊盤和盤中物塊的重力．故D正確；
（2）甲裝置是電火花打點(diǎn)計時器，直接接220V交流電源；
（3）根據(jù)中間時刻的速度等于平均速度得：${v}_{A}=\frac{x}{t}=\frac{（6.10-4.00）×1{0}^{-2}}{0.04}=0.52m/s$
故答案為：（1）BD；（2）A；（3）0.52

點(diǎn)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，然后熟練應(yīng)用物理規(guī)律來解決實驗問題，知道勻變速直線運(yùn)動中間時刻的速度等于平均速度．