1.如圖1所示,為“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a與鉤碼的質(zhì)量及小車和砝碼的質(zhì)量對(duì)應(yīng)關(guān)系圖.鉤碼的質(zhì)量為m1,小車和砝碼的質(zhì)量為m2,重力加速度為g.
(1)下列說法正確的是D.
A.每次在小車上加減砝碼時(shí),應(yīng)重新平衡摩擦力
B.實(shí)驗(yàn)時(shí)若用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)先釋放小車后接通電源
C.本實(shí)驗(yàn)m2應(yīng)遠(yuǎn)小于m1
D.在用圖象探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時(shí),應(yīng)作a$-\frac{1}{{m}_{2}}$圖象

(2)實(shí)驗(yàn)時(shí),某同學(xué)由于疏忽,遺漏了平衡摩擦力這一步驟,測(cè)得F=m1g,作出a-F圖象,他可能作出圖2中丙 (選填“甲”、“乙”、“丙”)圖線.此圖線的AB段明顯偏離直線,造成此誤差的主要原因是C.
A.小車與軌道之間存在摩擦 B.導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài) C.砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量太大 D.所用小車的質(zhì)量太大
(3)實(shí)驗(yàn)時(shí),某同學(xué)遺漏了平衡摩擦力這一步驟,若軌道水平,他測(cè)量得到的$\frac{1}{{m}_{2}}$-a圖象,如圖3.設(shè)圖中直線的斜率為k,在縱軸上的截距為b,則小車與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=$\frac{gk}$,鉤碼的質(zhì)量m1=$\frac{1}{gk}$.
(4)實(shí)驗(yàn)中打出的紙帶如圖4所示.相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間是0.1s,圖中長(zhǎng)度單位是cm,由此可以算出小車運(yùn)動(dòng)的加速度是0.46m/s2

分析 (1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理以及注意事項(xiàng)確定正確的選項(xiàng).
(2)如果沒有平衡摩擦力的話,就會(huì)出現(xiàn)當(dāng)有拉力時(shí),物體不動(dòng)的情況.得出圖象彎曲的原因是:未滿足沙和沙桶質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量.
(3)根據(jù)牛頓第二定律,列出小車的滑動(dòng)摩擦力大小,然后結(jié)合圖象的斜率與截距,可以得出結(jié)論.
(4)根據(jù)連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差是一恒量求出加速度.

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,每次在小車上加減砝碼時(shí),故不需要重新平衡摩擦力.故A錯(cuò)誤.
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、讓小車的質(zhì)量m2遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量m1,繩子的拉力F=m2a=$\frac{{m}_{1}g}{1+\frac{{m}_{1}}{{m}_{2}}}$,故應(yīng)該是:m1<<m2,故C錯(cuò)誤;
D、由牛頓第二定律可知:a=$\frac{F}{m}$,所以在用圖象探究小車的加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí),通常作a-$\frac{1}{{m}_{2}}$圖象,故D正確;
故選:D
(2)遺漏了平衡摩擦力這一步驟,就會(huì)出現(xiàn)當(dāng)有拉力時(shí),物體不動(dòng)的情況,說明沒有平衡摩擦力或平衡不夠.故可能作出圖2中丙.
此圖線的AB段明顯偏離直線,造成此誤差的主要原因是砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量太大,沒有遠(yuǎn)小于小車和砝碼的質(zhì)量,故選:C.
(3)實(shí)驗(yàn)時(shí),某同學(xué)遺漏了平衡摩擦力這一步驟,根據(jù)牛頓第二定律得:F-μm2g=m2a,m1g-F=m1a,$\frac{1}{{m}_{2}}$=$\frac{a}{F}$+$\frac{μg}{F}$,
設(shè)圖中直線的斜率為k,在縱軸上的截距為b,所以k=$\frac{1}{F}$,$\frac{a}{F}$+$\frac{μg}{F}$=b,解得:μ=$\frac{gk}$,鉤碼的質(zhì)量m1=$\frac{1}{gk}$.
(4)根據(jù)勻變速直線的推論:s4-s1=3aT2,a=$\frac{{s}_{4}-{s}_{1}}{3{T}^{2}}$=$\frac{0.0262-0.0124}{3×0.{1}^{2}}$=0.46m/s2
故答案為:(1)D;(2)丙;C; (3)$\frac{gk}$;$\frac{1}{gk}$;(4)0.46.

點(diǎn)評(píng) 本題考察的比較綜合,需要學(xué)生對(duì)這一實(shí)驗(yàn)掌握的非常熟,理解的比較深刻才不會(huì)出錯(cuò),知道a-F圖的斜率等于小車質(zhì)量的倒數(shù),難度適中.要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實(shí)驗(yàn)問題的能力,在平時(shí)練習(xí)中要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的理解與應(yīng)用.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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(1)為了消除小車與水平木板之間摩擦力的
影響應(yīng)采取的做法是C;
A.將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高,使小車
在鉤碼拉動(dòng)下恰好做勻速運(yùn)動(dòng)
B.將木板帶滑輪的一端適當(dāng)墊高,使小車在鉤碼拉動(dòng)下恰好做勻速運(yùn)動(dòng)
C.將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高,在不掛鉤碼時(shí)使小車恰好做勻速運(yùn)動(dòng)
D.將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高,在不掛鉤碼時(shí)使小車能夠靜止在木板上
(2)如圖2所示是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶.A、B、C、D、E、F、G為7個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)還有四個(gè)點(diǎn)未畫出.量出相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為:xAB=4.22cm,xAC=8.87cm,xAD=13.95cm,xAE=19.44cm,xAF=25.35cm,xAG=31.69cm,已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50Hz,則小車的加速度a=0.42m/s2.(保留兩位有效數(shù)字).
(3)有一組同學(xué)保持小車及車中的砝碼質(zhì)量一定,探究加速度a與所受外力F的關(guān)系,他們?cè)谲壍浪胶蛢A斜兩種情況下分別做了實(shí)驗(yàn),得到了兩條a-F圖線,如圖3所示.圖線①是在軌道傾斜情況下得到的(選填“①”或“②”);小車及車中的砝碼總質(zhì)量m=0.5kg.

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