Question

14．某實驗小組利用如圖1所示的裝置進行“探究加速度與合外力的關系”的實驗．

（1）在實驗中必須將長木板右端墊高，目的是平衡摩擦力，當不掛鉤碼時小車能勻速運動時，表明已調好．
（2）為了減小誤差，每次實驗必須通過改變鉤碼的個數(shù)來改變小車所受合外力，獲取多組數(shù)據(jù)．若小車質量為400g，實驗中每次所用的鉤碼總質量范圍應選A組會比較合理．（填選項前的字母）
A．10g～40g    B．200g～400g     C．1000g～2000g    D.600g～1000g
（3）實驗中打點計時器所使用的是交流 （交流、直流）電源，圖2中給出的是實驗中獲取的紙帶的一部分：1、2、3、4、5是計數(shù)點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點未標出，每兩個計數(shù)點間的時間間隔是0.1 S，由該紙帶可求得小車的加速度a=1.11m/s²．（計算結果保留三位有效數(shù)字）
（4）如圖3（a），是甲同學在探究加速度與力的關系時根據(jù)測量數(shù)據(jù)做出的a-F圖線，圖線不過坐標原點的原因是沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；乙、丙同學用同一裝置做實驗，畫出了各自得到的a-F圖線如圖3（b）所示，兩個同學做實驗時的哪一個物理量取值不同？小車和砝碼的總質量．

Answer 1

分析 （1）通過木板右端墊高，使小車的重力沿斜面的分力與小車的滑動摩擦力相等，則小車做勻速直線運動，摩擦力恰好被平衡．
（2）本實驗要求鉤碼的質量遠小于小車的質量，據(jù)此可正確解答．
（3）打點計時器使用交流電，根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小．
（4）圖B中圖象與橫軸的截距大于0，說明在拉力大于0時，加速度等于0，即合外力等于0；a-F圖象的斜率等于物體的質量，故斜率不同則物體的質量不同．

解答 解：（1）通過木板右端墊高，目的是平衡摩擦力，即小車的重力沿斜面的分力與小車的滑動摩擦力相等，則小車做勻速直線運動，摩擦力恰好被平衡．
（2）本實驗要求鉤碼的質量遠小于小車的質量，因此要求實驗中每次所用的鉤碼總質量范圍要小，故BCD錯誤，A正確．
故選：A．
（3）打點計時器，使用交流電源．根據(jù)交流電的頻率50Hz，則點與點時間間隔為0.02s，因每相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點未標出，
所以每兩個計數(shù)點間的時間間隔是T=0.02×5s=0.1s；
根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，
a=$\frac{3.66+4.76-1.44-2.55}{4×0．{1}^{2}}×1{0}^{-2}$m/s²=1.11m/s²
（4）圖a中圖象與橫軸的截距大于0，說明在拉力大于0時，加速度等于0，
說明物體所受拉力之外的其他力的合力大于0，
即沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
（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m=$\frac{F}{a}$，即a-F圖象的斜率等于物體的質量，且m_乙＜m_甲．
故兩人的實驗中小車及車中砝碼的總質量不同．
故答案為：（1）平衡摩擦力；（2）A；（3）交流；   0.1；     1.11，
（4）沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足； 小車和砝碼的總質量．

點評 明確實驗原理以及具體的操作細節(jié)，加強動手實驗，同時加強基本運動學規(guī)律在物理實驗中的應用．對該實驗要明確實驗原理，尤其是正確理解該實驗要滿足的條件：小車質量遠大于砝碼質量．要提高應用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實驗問題的能力，在平時練習中要加強基礎知識的理解與應用．