Question

19．某同學利用如圖1所示的裝置探究“小車的加速度與所受合外力的關(guān)系”，具體實驗步驟如下：
A．按照圖示安裝好實驗裝置，掛上砂桶（含少量砂子）．
B．調(diào)節(jié)長木板的傾角，輕推小車后，使小車沿長木板向下運動，且通過兩個光電門的時間相等．
C．取下細繩和砂桶，測量砂子和桶的質(zhì)量m，并記下．
D．保持長木板的傾角不變，不掛砂桶，將小車置于靠近滑輪的位置，由靜止釋放小車，記錄小車先后通過光電門甲和乙時顯示的時間．
E．重新掛上細繩和砂桶，改變砂桶中砂子的質(zhì)量，重復B～D步驟．

（1）用游標卡尺測得遮光片寬度d=6.75mm．
（2）若遮光片的寬度為d，光電門甲、乙之間的距離為h，顯示的時間分別為t₁、t₂，則小車的加速度a=$\frac{\frac{idi1thd^{2}}{{{t}_{1}}^{2}}-\frac{5qc3i2z^{2}}{{{t}_{2}}^{2}}}{2h}$．
（3）有關(guān)本實驗的說法錯誤的是ABC．
A．砂桶和砂子的總質(zhì)量必須遠遠小于小車的質(zhì)量
B．平衡摩擦力時要取下細繩和砂桶
C．小車的質(zhì)量必須遠遠小于砂桶和砂子的總質(zhì)量
D．平衡摩擦力時不能取下細繩和砂桶．

Answer 1

分析 （1）游標卡尺的讀數(shù)等于主尺讀數(shù)加上游標讀數(shù)，不需估讀．
（2）根據(jù)極短時間內(nèi)的平均速度等于瞬時速度求出小車通過甲乙兩個光電門的速度，結(jié)合速度位移公式求出加速度．
（3）根據(jù)實驗的原理以及操作中的注意事項確定不正確的操作步驟．

解答 解：（1）游標卡尺的主尺讀數(shù)為6mm，游標讀數(shù)為0.05×15mm=0.75mm，則遮光片的寬度d=6.75mm．
（2）小車通過甲、乙光電門的瞬時速度分別為：${v}_{1}=\fracvgxbcbt{{t}_{1}}$、${v}_{2}=\frac1pl1uil{{t}_{2}}$，
根據(jù)速度位移公式得加速度為：a=$\frac{{{v}_{2}}^{2}-{{v}_{1}}^{2}}{2h}$=$\frac{\frac{rktb2ir^{2}}{{{t}_{1}}^{2}}-\frac{hrxmqd8^{2}}{{{t}_{2}}^{2}}}{2h}$．
（3）A、本實驗中，沙桶和沙子的總質(zhì)量所對應(yīng)的重力即為小車做勻變速運動時，所受的外力大小，所以不需要滿足“沙桶和沙子的總質(zhì)量必須遠遠小于小車的質(zhì)量”的實驗條件，故A錯誤、C錯誤．
B、平衡摩擦力時不需要取下細繩和沙桶，故B錯誤，D正確．
本題選錯誤的，故選：ABC．
故答案為：（1）6.75，（2）$\frac{\frac{fvfj9dv^{2}}{{{t}_{1}}^{2}}-\frac{vkpcw8l^{2}}{{{t}_{2}}^{2}}}{2h}$，（3）ABC．

點評 以“驗證牛頓第二定律實驗”為命題背景，考查學生對基本測量工具的使用，對實驗原理、實驗操作的理解和掌握，注意游標卡尺讀數(shù)沒有估計值．
本題要注意該實驗與課本實驗不同之處在于：1、平衡摩擦力時不能取下細繩和沙桶，2、取下細繩和砂桶，砂桶的重力為小車的合力．