Question

17．某同學(xué)設(shè)計了如圖甲所示的裝置來探究小車的加速度與所受合力的關(guān)系．一端帶有定滑輪的長木板固定在水平桌面上，裝有力傳感器的小車由繞過定滑輪的細繩與砂桶連接，小車后面連接通過打點計時器的紙帶．主要操作如下：
①緩慢向小桶中加入細砂，直到輕推小車后小車緩慢運動，記下此時傳感器的示數(shù)F₀．
②再將小車放回原處并按住，向小桶中加入一定量的細砂，此狀態(tài)下傳感器的示數(shù)記為F₁；接通打點計時器的電源（交變電流的頻率為50Hz），釋放小車，小車運動過程中傳感器的示數(shù)記為F₂．將F₁、F₂數(shù)值記錄在該條紙帶上．
③改變砂桶中砂的質(zhì)量，重復(fù)步驟②，獲得多組數(shù)據(jù)．

（1）某次實驗中，打出的一條紙帶如圖乙所示，從比較清晰的點起，每5個點取一個計數(shù)點，量出相鄰計數(shù)點之間的距離，則小車的加速度a=0.18m/s²．
（2）改變小桶中砂的重力，多次重復(fù)實驗，獲得多組數(shù)據(jù)，不計紙帶與計時器間的摩擦．描繪小車加速度a與力F（F=F₁-F₀）的關(guān)系圖象是B．

（3）同一次實驗中，小車釋放前傳感器示數(shù)F₁與小車加速運動時傳感器示數(shù)F₂的關(guān)系是F₁＞F₂（選填“＜”、“=”或“＞”）．
（4）保持小車和力傳感器質(zhì)量不變時，研究a與合力F的關(guān)系時，F(xiàn)=C．較為合理．

A．F1

B．F2

C．F1-F0

D．F2-F0．

Answer 1

分析 （1）小車做勻加速直線運動，可利用勻變速直線運動的推論△x=aT²求解加速度．
（2）對小桶受力分析，根據(jù)牛頓第二定律求解；
（3）由于已經(jīng)平衡摩擦力，圖象過原點的傾斜直線，則F表示合力；

解答 解：（1）每5個點取一個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點之間時間間隔是0.1s
由：△x=aT²得：
$a=\frac{（3.88+4.06）-（3.52+3.70）}{4×0．{1}_{\;}^{2}}×1{0}_{\;}^{-2}$=$0.18m/{s}_{\;}^{2}$
（2）改變小桶中砂的重力，多次重復(fù)實驗，獲得多組數(shù)據(jù)，描繪小車加速度a與合力F（F=F₁-F₀）的關(guān)系圖象．
由于已經(jīng)平衡摩擦力，所以圖象應(yīng)該過原點，一條傾斜的直線．故B正確，ACD錯誤；
故選：B．
（3）對小桶受力分析，設(shè)小桶重力為mg，
木板釋放前彈簧秤的示數(shù)F₁，所以F₁=mg，
設(shè)小車的重力為Mg，小車在加速運動時彈簧秤的示數(shù)F₂，
根據(jù)牛頓第二定律得：mg-F₂=ma
所以F₁＞F₂，
（4）圖象是過原點的一條傾斜的直線，已經(jīng)平衡摩擦力，所以F應(yīng)該表示小車受到的合力，即F=F₁-F₀，故C正確；
故選：C
故答案為：（1）0.18       （2）B      （3）＞（4）C

點評 本題借助實驗考查了勻變速直線的規(guī)律以及推論的應(yīng)用，在平時練習中要加強基礎(chǔ)知識的理解與應(yīng)用，提高解決問題能力．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，其中平衡摩擦力的原因以及做法在實驗中應(yīng)當清楚．