Question

【題目】某研究性學(xué)習(xí)小組分別用如圖1所示的裝置進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)：“探究加速度與合外力的關(guān)系”．裝置中，小車質(zhì)量為M，砂桶和砂子的總質(zhì)量為m，通過改變m來改變小車所受的合外力大小，小車的加速度a可由打點(diǎn)計時器和紙帶測出．現(xiàn)保持小車質(zhì)量M不變，逐漸增大砂桶和砂的總質(zhì)量m進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，得到多組a、F值（F為彈簧秤的示數(shù)）．

（1）為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，下列做法正確的是_________

A．只需平衡小車的摩擦力

B．沙桶和沙的總質(zhì)量要遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量

C．滑輪摩擦足夠小，繩的質(zhì)量要足夠輕

D．先釋放小車，后接通打點(diǎn)計時器的電源

（2）某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出了圖2所示的一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線，其中縱軸為小車的加速度大小，橫軸應(yīng)為_______；

A． B． C．mg D．F

（3）當(dāng)砂桶和砂的總質(zhì)量較大導(dǎo)致a較大時，圖線________ （填選項(xiàng)前的字母）

A．逐漸偏向縱軸 B．逐漸偏向橫軸 C．仍保持原方向不變

（4）圖3為上述實(shí)驗(yàn)中打下的一條紙帶，A點(diǎn)為小車剛釋放時打下的起始點(diǎn)，每兩點(diǎn)間還有四個計時點(diǎn)未畫出，測得AB=2.0cm、AC=8.0cm、AD=18.0cm、AE=32.0cm，打點(diǎn)計時器的頻率為50Hz，則C點(diǎn)的速度為__________m/s，小車的加速度___________m/s2．

Answer 1

【答案】CDC0.84.0

【解析】

（1）本實(shí)驗(yàn)中彈簧秤的示數(shù)即為繩子的拉力，不需要用砂和砂桶的總重力代替繩子拉力，所以不需要保證砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，但滑輪摩擦和繩子的重力會影響示數(shù)，所以滑輪摩擦足夠小，繩的質(zhì)量要足夠輕，實(shí)驗(yàn)前要對裝置進(jìn)行平衡摩擦力的操作，以保證小車所受合外力恰好是繩子的拉力，實(shí)驗(yàn)時，若先放開小車，再接通打點(diǎn)計時器電源，由于小車運(yùn)動較快，可能會使打出來的點(diǎn)很少，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，故C正確．故選C．
（2）對小車分析，應(yīng)有F=ma，解得：a=F，由于圖線經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)，所以橫軸應(yīng)為F，故D正確．故選D.
（3）由于圖象的斜率為k=，所以增大沙和沙桶質(zhì)量，k不變，仍保持原方向不變，所以C正確．故選C.
（4）紙帶上面每打一點(diǎn)的時間間隔是0.02s，且每兩個記數(shù)點(diǎn)間還有四個計時點(diǎn)未畫出，T=0.1s．根據(jù)勻變速直線運(yùn)動中時間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上3點(diǎn)時小車的瞬時速度大小．

連續(xù)相等時間內(nèi)的位移差為△x=4cm=0.04m，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的推論公式△x=aT2可得：a==4m/s2；