Question

2．如圖1所示，是某實(shí)驗(yàn)小組用光電計(jì)時(shí)器，來“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置圖．

（1）有關(guān)本實(shí)驗(yàn)的說法正確的是BD．
A．砂桶和砂子的總質(zhì)量不必遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量
B．小車的質(zhì)量必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于砂桶和砂子的總質(zhì)量
C．平衡摩擦力時(shí)不能取下細(xì)繩和砂桶
D．平衡摩擦力時(shí)要取下細(xì)繩和砂桶．
（2）兩個(gè)光電門（與之連接的兩個(gè)光電計(jì)時(shí)器沒有畫出），它們之間的距離為0.50m．在安裝好實(shí)驗(yàn)裝置后，將小車放在光電門甲的上方，撤去砂和砂桶，使它從靜止開始沿長(zhǎng)木板做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)得小車通過光電門甲的時(shí)間為0.20s，通過光電門乙的時(shí)間為0.10s．則：
①如圖所示，小車上的擋光片的寬度用游標(biāo)卡尺測(cè)得的示意圖由圖2可知：擋光片的寬度為20.4mm．
②小車通過光電門乙的速度大小為0.20m/s（保留二位有效數(shù)字）．
③小車的加速度大小為0.030m/s²（保留二位有效數(shù)字）．
④在該實(shí)驗(yàn)中，如果小車及車上的砝碼的總質(zhì)量為M，砂和砂桶的總質(zhì)量為m，那么，圖3的圖象中不可能出現(xiàn)的是C．

Answer 1

分析 （1）明確實(shí)驗(yàn)原理，根據(jù)原理分析平衡摩擦力及實(shí)驗(yàn)要求；
（2）①游標(biāo)卡尺的讀數(shù)等于主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀．
②可以用較短時(shí)間內(nèi)的平均速度代替瞬時(shí)速度，由速度公式可以求出速度．
③分別求出小車通過光電門1、2的速度大小，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度位移公式求出小車的加速度．
④分別得出a與mg以及a與 $\frac{1}{M}$的關(guān)系，知道圖線斜率表示的意義，從而確定圖線彎曲的原因，知道圖線的可能性．

解答 解：（1）A、當(dāng)盤與砝碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量時(shí)可以近似認(rèn)為盤與砝碼對(duì)小車的拉力等于其重力，為減小實(shí)驗(yàn)誤差，盤和砝碼的質(zhì)量應(yīng)比小車的質(zhì)量小得多．
故A錯(cuò)誤，B正確；
C、平衡摩擦力時(shí)應(yīng)取下小桶，只讓小車帶動(dòng)紙帶運(yùn)動(dòng)；故C錯(cuò)誤，D正確；
故選：BD．（2）①由圖示游標(biāo)卡尺可知，其示數(shù)為：20mm+0.1×4mm=20.4mm．
②小車通過光電門“2”的速度：v₂=$\fracw4ukiqm{{t}_{2}}$=$\frac{0.0204}{0.10}$≈0.20m/s；
③通過光電門“1”的速度：v₁=$\fraca2ecy24{{t}_{1}}$=$\frac{0.0204}{0.20}$≈0.10m/s，
小車的加速度a=$\frac{{v}_{2}^{2}-{v}_{1}^{2}}{2s}$=$\frac{0.2{0}^{2}-0.1{0}^{2}}{2×0.50}$=0.030m/s²；
④A、由牛頓第二定律得：a=$\frac{mg}{M+m}$，繩子拉力F=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}$=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，當(dāng)m＜＜M時(shí)，拉力小車的合力與m的重力相等，知m比較小時(shí)，a與mg成正比，當(dāng)m比較大時(shí)，圖線的斜率變小，圖線發(fā)生彎曲，故A正確；
B、如果使用時(shí)沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足時(shí)，a-m圖線在橫軸上有截距，故B正確；
C、a與$\frac{1}{M}$圖線斜率表示小車的合力，當(dāng)m比較小時(shí)，合力可以認(rèn)為等于mg，當(dāng)m比較大時(shí)，合力小于mg．故C錯(cuò)誤，D正確；
本題選擇不能出現(xiàn)的；故選：C．
故答案為：（1）BD；（2）①20.4；②0.20；③0.030；④C

點(diǎn)評(píng) 本題考查了游標(biāo)卡尺讀數(shù)、使用數(shù)據(jù)處理以及驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)等；對(duì)于游標(biāo)卡尺主尺與游標(biāo)尺示數(shù)之和是游標(biāo)卡尺的示數(shù)，游標(biāo)卡尺不需要估讀，讀數(shù)時(shí)要注意游標(biāo)尺的精度．