Question

15．某同學采用如圖1所示的裝置探究物體的加速度與所受合力的關系．用沙桶和沙的重力提供小車所受合力F．

（1）圖2是實驗中獲取的一條紙帶的一部分，其中O、A、B、C、D是計數(shù)點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個點（圖中未標出），已知打點計時器使用的交流電源的頻率為50Hz，打“B”點時小車的速度大小為0.54m/s．由紙帶求出小車的加速度的大小為1.5m/s²．（計算結果均保留2位有效數(shù)字）
（2）用增減沙子的方法改變拉力的大小與增減鉤碼的方法相比，它的優(yōu)點是B．（填序號）
A．可以改變滑動摩擦力的大小
B．可以更方便地獲取多組實驗數(shù)據(jù)
C．可以比較精確地平衡摩擦力
D．可以獲得更大的加速度以提高實驗精度
（3）根據(jù)實驗中得到的數(shù)據(jù)描出如圖3所示的圖象，發(fā)現(xiàn)該圖象不過原點且圖象后半段偏離直線，產(chǎn)生這種結果的原因可能是AD．（填序號）
A．在平衡摩擦力時將木板右端墊得過高
B．沒有平衡摩擦力或者在平衡摩擦力時將木板右端墊得過低
C．圖象的后半段偏離直線，是因為沙和沙桶的質(zhì)量一定大于小車的質(zhì)量
D．圖象的后半段偏離直線，是因為沙和沙桶的質(zhì)量不再遠小于小車的質(zhì)量．

Answer 1

分析 （1）利用逐差法△x=aT²可以求出物體的加速度大小，根據(jù)勻變速直線運動中某點的瞬時速度等于該過程中的平均速度大小可以求出某點的瞬時速度大��；
（2、3）探究物體的加速度與所受合力的關系的實驗，運用控制變量法探究加速度與力和力的關系．根據(jù)牛頓第二定律分析“將砂桶和砂的重力近似看作小車的牽引力”的條件．根據(jù)原理分析圖線不經(jīng)過原點和曲線上部出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象的原因．

解答 解：（1）打點周期T=$\frac{1}{f}=0.02s$，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點，計數(shù)點間的時間間隔為：t=0.02s×5=0.1s，
根據(jù)作差法得：a=$\frac{{x}_{BD}-{x}_{OB}}{4{t}^{2}}=\frac{0.2153-0.0772-0.0772}{0.04}$=1.5m/s²，
由勻變速直線運動規(guī)律可知，B點的瞬時速度等于AC的平均速度，則${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2t}=\frac{0.1387-0.0310}{0.2}=0.54m/s$
（2）緩慢加沙子，重力改變范圍大，可以更方便地獲取多組實驗數(shù)據(jù)，而鉤碼的質(zhì)量是固定的，只能取一些固定的質(zhì)量
故選：B．
（3）A、圖線不經(jīng)過原點，當拉力為零時，加速度不為零，知平衡摩擦力過度，即長木板的末端抬得過高了．故A正確，B錯誤；
C、曲線上部出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象，隨著F的增大，即砂和砂桶質(zhì)量的增大，不在滿足砂和砂桶遠小于小車的質(zhì)量，因此曲線上部出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象．故C錯誤，D正確．
故選：AD
故答案為：（1）0.54；1.5；（2）B；（3）AD

點評 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，同時要熟練應用所學基本規(guī)律解決實驗問題．