11.某同學(xué)設(shè)計了如圖甲所示的裝置來探究小車的加速度與所受合力的關(guān)系.將裝有力傳感器的小車放置于水平長木板上,緩慢向小桶中加入細(xì)砂,直到小車剛開始運動為止,記下傳感器的最大示數(shù)F0,以此表示小車所受摩擦力的大。賹⑿≤嚪呕卦幉醋,繼續(xù)向小桶中加入細(xì)砂,記下傳感器的示數(shù)F1


(1)接通頻率為50Hz的交流電源,釋放小車,打出如圖乙所示的紙帶.從比較清晰的點起,每5個點取一個計數(shù)點,量出相鄰計數(shù)點之間的距離,則小車的加速度a=0.16m/s2
(2)改變小桶中砂的重力,多次重復(fù)實驗,獲得多組數(shù)據(jù),描繪小車加速度a與合力F
(F=F1-F0)的關(guān)系圖象.不計紙帶與計時器間的摩擦.圖丙的圖象中可能正確的是B.


(3)同一次實驗中,小車釋放前傳感器示數(shù)F1與小車加速運動時傳感器示數(shù)F2的關(guān)系是F1>F2(選填“<”、“=”或“>”).
(4)關(guān)于該實驗,下列說法中正確的是D.
A.小車和傳感器的總質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)大于小桶和砂的總質(zhì)量
B.實驗中需要將長木板右端墊高
C.實驗中需要測出小車和傳感器的總質(zhì)量
D.用加砂的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比,可更方便地獲取多組實驗數(shù)據(jù).

分析 (1)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。
(2)改變小桶中砂的重力,多次重復(fù)實驗,獲得多組數(shù)據(jù),描繪小車加速度a與合力F(F=F1-F0)的關(guān)系圖象,由于已經(jīng)平衡摩擦力,所以圖象應(yīng)該過原點;
(3)對小桶受力分析,根據(jù)牛頓第二定律求解;
(4)在該實驗中力傳感器可以直接得出力的大小,實驗中不需要將長木板右端墊高,因為已經(jīng)測量了小車所受摩擦力的大小,用加砂的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比,可更方便地獲取多組實驗數(shù)據(jù)

解答 解:(1)由于每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點,所以相鄰的計數(shù)點間的時間間隔T=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,
得:a=$\frac{{x}_{35}-{x}_{13}}{4{T}^{2}}=\frac{0.0384+0.0400-0.0368-0.0352}{0.04}$=0.16 m/s2,
(2)改變小桶中砂的重力,多次重復(fù)實驗,獲得多組數(shù)據(jù),描繪小車加速度a與合力F(F=F1-F0)的關(guān)系圖象.
由于已經(jīng)平衡摩擦力,所以圖象應(yīng)該過原點,一條傾斜的直線.故B正確,ACD錯誤;
故選:B.
(3)對小桶受力分析,設(shè)小桶重力為mg,
木板釋放前彈簧秤的示數(shù)F1,所以F1=mg,
設(shè)小車的重力為Mg,小車在加速運動時彈簧秤的示數(shù)F2,
根據(jù)牛頓第二定律得:mg-F2=ma
所以F1>F2,
(4)A、在該實驗中力傳感器可以直接得出力的大小,不需要使小車和傳感器的總質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)大于小桶和砂的總質(zhì)量,故A錯誤;
B、實驗中不需要將長木板右端墊高,因為已經(jīng)測量了小車所受摩擦力的大小,故B錯誤;
C、實驗中不需要測出小車和傳感器的總質(zhì)量,只需要保證小車和傳感器的總質(zhì)量不變,故C錯誤;
D、用加砂的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比,可更方便地獲取多組實驗數(shù)據(jù),故D正確;
故選:D.
故答案為:(1)0.16;(2)B;(3)>;(4)D

點評 本題借助實驗考查了勻變速直線的規(guī)律以及推論的應(yīng)用,在平時練習(xí)中要加強基礎(chǔ)知識的理解與應(yīng)用,提高解決問題能力.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,其中平衡摩擦力的原因以及做法在實驗中應(yīng)當(dāng)清楚.

練習(xí)冊系列答案
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19.重為400N 的木箱放在水平地面上,用80N的力推木箱,木箱不動,則地面對木箱的摩擦力是靜摩擦力(“靜摩擦力”或“滑動摩擦力”),大小為80N.

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D.在0~3s內(nèi)質(zhì)點做單一方向的直線運動

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A.加速度變大,說明速度一定變大
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