Question

7．某同學(xué)利用如圖裝置“探究加速度與合外力的關(guān)系”．利用力傳感器測(cè)量細(xì)線上的拉力．按照如下步驟操作：
①安裝好打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶，調(diào)整導(dǎo)軌的傾斜程度，平衡小車摩擦力；
②細(xì)線通過導(dǎo)軌一端的定滑輪和動(dòng)滑輪，與力傳感器相連，動(dòng)滑輪上掛上一定質(zhì)量的鉤碼，將小車?yán)�到靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端；
③打開力傳感器并接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源（頻率為50Hz的交流電源），釋放小車使小車在軌道上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)；
④關(guān)閉傳感器，記錄下繩子拉力F；通過分析紙帶得到小車加速度a；
⑤改變鉤碼的質(zhì)量，重復(fù)步驟①②③④；
⑥作出a-F圖象，得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論．
（1）某同學(xué)使用的是電磁式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，在釋放小車前，拍下了實(shí)驗(yàn)裝置的部分細(xì)節(jié)圖，下列圖中操作不正確的是ABD

（2）本實(shí)驗(yàn)在操作中是否要滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量？不需要”）；（填寫“需要”或“不需要”）；某次釋放小車后，力傳感器示數(shù)為F，通過天平測(cè)得小車的質(zhì)量為M，動(dòng)滑輪和鉤碼的總質(zhì)量為m，不計(jì)滑輪的摩擦，則小車的加速度理論上應(yīng)等于B
A．$a=\frac{F}{2M}$B.$a=\frac{F}{M}$C.$a=\frac{mg-2F}{M}$D.$a=\frac{2F}{M}$
（3）某次釋放小車后得到一條紙帶，舍去開頭密集點(diǎn)，沿紙帶運(yùn)動(dòng)方向依次取0、1、2、3、4、5共6個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)．每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間各有四個(gè)點(diǎn)未標(biāo)出，用米尺量出1、2、3、4、5點(diǎn)到0點(diǎn)的距離如圖所示（單位：cm），以計(jì)數(shù)點(diǎn)0為0時(shí)刻，x=0，根據(jù)紙帶和表格所給的數(shù)據(jù)，作出x-t²、v-t圖象．請(qǐng)選擇一個(gè)圖象，求小車的加速度a等于3.00m/s²（保留3位有效數(shù)字）

計(jì)數(shù)點(diǎn)	0	1	2	3	4	5
時(shí)刻t/s	0	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5
速度v/m．s-1		0.91	1.21	1.51	1.82	2.12

Answer 1

分析 （1）在釋放小車前，紙帶應(yīng)該放在了復(fù)寫紙下方并保持紙帶處于拉直狀態(tài)，電磁式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)使用4-6V交流電源，在釋放小車前，應(yīng)使細(xì)線與長(zhǎng)木板平行；
（2）本實(shí)驗(yàn)利用力傳感器測(cè)量細(xì)線上的拉力，不需要用鉤碼的重力代替，根據(jù)牛頓第二定律求解加速度的表達(dá)式；
（3）根據(jù)描點(diǎn)法作出圖象，根據(jù)速度-時(shí)間圖象的斜率表示加速度求解加速度．

解答 解：（1）在釋放小車前，紙帶應(yīng)該放在了復(fù)寫紙下方并保持紙帶處于拉直狀態(tài)，否則紙帶與限位孔的摩擦力更大，誤差更大，故AB不正確；
C、電磁式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)使用4-6V交流電源，故C正確；
D、在釋放小車前，應(yīng)使細(xì)線與長(zhǎng)木板平行，故D不正確．
本題選不正確的，故選：ABD
（2）本實(shí)驗(yàn)利用力傳感器測(cè)量細(xì)線上的拉力，不需要用鉤碼的重力代替，所以不需要滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，根據(jù)牛頓第二定律得：a=$\frac{F}{m}$，故B正確．
故選：B
（3）每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間各有四個(gè)點(diǎn)未標(biāo)出，則T=0.1s，根據(jù)描點(diǎn)法作出圖象，如圖所示：

根據(jù)速度-時(shí)間圖象的斜率表示加速度得：a=$\frac{△v}{△t}=\frac{1.80-0.60}{0.40}=3.00m/{s}^{2}$
故答案為：（1）ABD；（2）不需要；B；（3）如圖所示；3.00

點(diǎn)評(píng) 這個(gè)是課本參考實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)版，用這種方法可以準(zhǔn)確得到小車受到的合外力，而不需要用重物的重力來近似代替，是一個(gè)比課本參考方案更好的辦法，題目?jī)r(jià)值很高．