Question

10．如圖1所示為“探究加速度與物體受力及質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置圖．圖中A為小車，B為裝有砝碼的小桶，C為一端帶有定滑輪的長木板，小車通過紙帶與電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器相連，計(jì)時(shí)器接50H_Z交流電．小車和砝碼的總質(zhì)量為m₁，小桶（及砝碼）的質(zhì)量為m₂．

（1）下列說法正確的是AD
A．每次改變小車質(zhì)量時(shí)，不用重新平衡摩擦力
B．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先釋放小車后接通電源
C．可以用天平測出小桶和砂的總質(zhì)量m₂及小車和砝碼的總質(zhì)量m₁；根據(jù)公式a=$\frac{{m}_{2}g}{{m}_{1}}$，求出小車的加速度
D．在用圖象探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時(shí)，應(yīng)作a-$\frac{1}{{m}_{1}}$圖象
（2）在研究小車的加速度a和拉力F的關(guān)系時(shí)，由于沒有始終滿足M＞＞m的關(guān)系（其中M為小車質(zhì)量，m為所掛重物的質(zhì)量），結(jié)果應(yīng)是圖2中的圖D
（3）甲、乙兩同學(xué)在同一實(shí)驗(yàn)室，各取一套如圖所示的裝置放在水平桌面上，在沒有平衡摩擦力的情況下，研究加速度a與拉力F的關(guān)系，分別得到圖3中甲、乙兩條直線．設(shè)甲、乙用的木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為μ_甲、μ_乙，由圖可知μ_甲與μ_乙的大小關(guān)系A(chǔ)
A．μ_甲＞μ_乙B．μ_甲=μ_乙C．μ_甲＜μ_乙D．無法判斷
（4）實(shí)驗(yàn)中，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到了在不同拉力作用下的A、B、C、D…等幾條
較為理想的紙帶，交流電的頻率為50Hz，并在紙帶上每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，按
打點(diǎn)先后依次為0，1，2，3，4，5．由于不小心，幾條紙帶都被撕斷了，如圖4所示（圖中數(shù)據(jù)為相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離），請(qǐng)根據(jù)給出的四段紙帶判斷：在甲、乙、丙三段紙帶中，可能是從紙帶A撕下的是B；

A．甲B．乙    C．丙D．無法判斷．

Answer 1

分析 （1）平衡摩擦力，且每次改變小車質(zhì)量時(shí)，不用重新平衡摩擦力，因?yàn)閒=mgsinθ=μmgcosθ，m約掉了；實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源后釋放小車；小車的加速度應(yīng)通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶求出；研究對(duì)象為小車和砝碼，應(yīng)該應(yīng)作a-$\frac{1}{{m}_{1}}$圖象；
（2）在驗(yàn)證加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，在重物質(zhì)量m₂遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量m₁時(shí)，可近似認(rèn)為小車受到的拉力等于重物重力，當(dāng)不能滿足這個(gè)條件時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)誤差，圖象將偏離直線；
（3）根據(jù)牛頓第二定律得出加速度與拉力F的關(guān)系式，結(jié)合圖線的截距比較動(dòng)摩擦因數(shù)的大小；
（4）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)：相鄰的時(shí)間間隔位移之差相等，判斷哪段是從A上撕下的；

解答 解：（1）A、平衡摩擦力，假設(shè)木板傾角為θ，則有：f=mgsinθ=μmgcosθ，m約掉了，故不需要重新平衡摩擦力．故A正確．
B、實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源后釋放小車，故B錯(cuò)誤．
C、小車的加速度應(yīng)通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶求出，故C錯(cuò)誤；
D、研究對(duì)象為小車和砝碼，應(yīng)該應(yīng)作a-$\frac{1}{{m}_{1}}$圖象，故D正確；
（2）在研究加速度跟小車質(zhì)量m₁關(guān)系時(shí)，保持m₂不變，改變小車質(zhì)量m₁，在小車質(zhì)量m₁遠(yuǎn)大于小桶和砂的總質(zhì)量m₂時(shí)，即當(dāng)滿足m₁?m₂時(shí)，可以認(rèn)為小車受到的拉力（合力）F=m₂g，此時(shí)加速度a與小車質(zhì)量m₁成反比，與$\frac{1}{{m}_{1}}$成正比，以$\frac{1}{{m}_{1}}$為橫軸，a為縱軸，則a-$\frac{1}{{m}_{1}}$圖象應(yīng)是過原點(diǎn)的直線，當(dāng)小車質(zhì)量m₁不遠(yuǎn)大于重物質(zhì)量m₂時(shí)，小車受到的拉力明顯小于重物重力，a-$\frac{1}{{m}_{1}}$圖象向下彎曲，故ABC錯(cuò)誤，D正確．
（3）根據(jù)牛頓第二定律得，a=$\frac{F-μmg}{m}$=$\frac{F}{m}$-μg，知圖線斜率表示質(zhì)量的倒數(shù)，可知m_甲＜m_乙，甲的縱軸截距大于乙的縱軸截距，可知μ_甲＞μ_乙．故A正確，BCD錯(cuò)誤；
（4）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)（相鄰的時(shí)間間隔位移之差相等）得出：
x₃₄-x₂₃=x₂₃-x₁₂=x₁₂-x₀₁=6.11cm-3.00cm=3.11cm，
則x₃₄-x₁₂=2×3.11cm=6.22cm
得：x₃₄=6.22cm+6.11cm=12.31cm
故從紙帶A撕下的是乙圖，ACD錯(cuò)誤，B正確；
故答案為：（1）AD；（2）D；（3）A；（4）B

點(diǎn)評(píng) 本題考查了“探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，要注意動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)對(duì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的理解，同時(shí)注意掌握逐差法的正確應(yīng)用．