Question

20．某同學采用如圖1所示的裝置探究“物體質量一定時，其加速度與所受合外力的關系”．
（1）該同學是采用v-t圖象來求加速度的．圖2是實驗中打出的一條紙帶的一部分，紙帶上標出了連續(xù)的3個計數(shù)點，依次為B、C、D，相鄰計數(shù)點之間還有4個點沒有畫出．打點計時器接在頻率為50Hz的交變電源上．打點計時器打C點時，小車的速度為0.44m/s．（結果保留兩位有效數(shù)字）

（2）其余各點的速度都標在了v-t坐標系中，如圖甲所示．t=0.1s時，打點計時器恰好打B點．請你將（1）中所得結果標在圖甲所示坐標系中（其他點已標出），并作出小車運動的v-t圖線；利用圖線求出小車此次運動的加速度a=0.98m/s²．（結果保留兩位有效數(shù)字）
（3）該同學最終所得小車運動的a-F圖線如圖乙所示，從圖中我們可以看出圖線是一條過原點的直線．根據(jù)該圖線可以確定下列判斷中錯誤的是B．
A．本實驗中小車的質量一定時，其加速度與所受合外力成正比
B．小車的加速度可能大于重力加速度g
C．可以確定小車的質量約為0.50kg
D．實驗中配重的質量m遠小于小車的質量M．

Answer 1

分析 （1）在勻變速直線運動中，中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度，據(jù)此可求出C點的瞬時速度大小．
（2）在勻變速直線運動中，v=v₀+at，故v-t圖象應為線性關系，連線求出圖線的斜率即為加速度．
（3）由原理F=Ma結合圖象可分析：F與a的關系，斜率的意義即可．

解答 解：（1）中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度：
${v}_{C}=\frac{{x}_{BD}}{2T}=\frac{0.1330-0.0450}{0.2}=0.44m/s$，
（2）根據(jù)描點法作出圖象，如圖所示：

圖象的斜率表示加速度，則a=$\frac{0.6-0.21}{0.4}=0.98m/{s}^{2}$，
（3）A、由圖線可得：F與a成正比，小車的質量一定時，其加速度與所受合外力成正比，故A正確．
B、小車的加速度：a=$\frac{mg}{M+m}$，所以加速度不可能大于g，故B錯誤．
C、圖線的斜率k=$\frac{1}{M}=\frac{0.2}{0.1}$=2，所以：M=0.5kg，故C正確．
D、因為圖線是過原點的直線，故滿足配重的質量m遠小于小車的質量M，故D正確．
本題選錯誤的
故選：B
答案：（1）0.44；　（2）如圖所示；0.98；（3）B．

點評 對該實驗要明確實驗原理，在此基礎上對器材的選擇，誤差分析，注意事項等問題進行分析會起到事半功倍的效果，難度適中．