Question

17．用如圖1所示的裝置探究加速度與合外力和質(zhì)量的關(guān)系，現(xiàn)有如下一些操作：
①在實(shí)驗(yàn)中，要進(jìn)行“平衡摩擦力”的操作，下列關(guān)于“平衡摩擦力”的說(shuō)法正確的是A
A．平衡摩擦力的目的是為了使小車(chē)受到的合外力等于小車(chē)受到繩子的拉力
B．平衡摩擦力的目的是為了使小車(chē)受到繩子的拉力等于所掛砂桶的總重力
C．平衡摩擦力時(shí)，繩子上不掛砂桶，也不掛紙帶，只通過(guò)改變斜面的傾角，使小車(chē)在斜面上能勻速下滑
D．平衡摩擦力時(shí)，不改斜面的傾角，繩子掛上質(zhì)量適當(dāng)?shù)纳巴�，使小�?chē)在斜面上能勻速下滑

②選擇適當(dāng)?shù)男≤?chē)和砝碼的總質(zhì)量、砂和砂桶的總質(zhì)量，讓小車(chē)由靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器位置無(wú)初速釋放，得到如圖2所示的一條紙帶，A、B、C、D、E為5個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出．用刻度尺測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50Hz，則小車(chē)的加速度a=0.40m/s²（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）．
③保持砂和砂桶的總質(zhì)量不變，改變小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)操作，得到對(duì)應(yīng)的加速度，這是為了探究“合外力不變，加速度與小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量的關(guān)系”．

Answer 1

分析 （1）小車(chē)所受的摩擦力不可避免，平衡摩擦力的本質(zhì)就是使小車(chē)的重力沿斜面方向的分力與小車(chē)所受的阻力相平衡，其目的是使小車(chē)所受的合力等于細(xì)繩對(duì)小車(chē)的拉力；
恰好平衡摩擦力時(shí)，小車(chē)拖動(dòng)紙帶，不給小車(chē)提供拉力，給小車(chē)一個(gè)初速度，小車(chē)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶點(diǎn)跡間距應(yīng)該是均勻的；
（2）根據(jù)作差法求解加速度；
（3）在研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，需采用控制變量法，即控制所受的合力不變，改變小車(chē)的質(zhì)量．

解答 解；A、小車(chē)所受的摩擦力不可避免，平衡摩擦力的本質(zhì)就是使小車(chē)的重力沿斜面方向的分力與小車(chē)所受的阻力相平衡，使小車(chē)受到的合外力等于小車(chē)受到繩子的拉力，故A錯(cuò)誤，B正確；
C、“平衡摩擦力”時(shí)不應(yīng)掛鉤碼，但是要掛紙帶，調(diào)節(jié)斜面的傾角，給小車(chē)一個(gè)初速度，使小車(chē)做勻速直線運(yùn)動(dòng)即可，故CD錯(cuò)誤；
故選：A
（2）打點(diǎn)周期T=$\frac{1}{f}=0.02s$，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為：t=0.02s×5=0.1s，
根據(jù)作差法得：a=$\frac{{x}_{CE}-{x}_{AC}}{4{t}^{2}}=\frac{0.072-0.028-0.028}{0.04}=0.40m/{s}^{2}$，
（3）保持砂和砂桶的總質(zhì)量不變，改變小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量，這是為了探究合外力不變，加速度與小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量的關(guān)系．
故答案為：（1）A；（2）0.40；（3）合外力，小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量

點(diǎn)評(píng) 只要真正掌握了實(shí)驗(yàn)原理就能順利解決此類實(shí)驗(yàn)題目，而實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理都與實(shí)驗(yàn)原理有關(guān)，故要加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的學(xué)習(xí)和掌握，同時(shí)要熟練應(yīng)用所學(xué)基本規(guī)律解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題．