Question

20．為了探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”，現(xiàn)提供如圖1所示實(shí)驗(yàn)裝置．請(qǐng)思考探究思路并回答下列問(wèn)題：
（1）為了消除小車(chē)與水平木板之間摩擦力的影響應(yīng)采取的做法是C
A．將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，使小車(chē)在鉤碼拉動(dòng)下恰好做勻速運(yùn)動(dòng)
B．將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，使小車(chē)在鉤碼拉動(dòng)下恰好做勻加速運(yùn)動(dòng)
C．將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車(chē)恰好做勻速運(yùn)動(dòng)
D．將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車(chē)恰好做勻加速運(yùn)動(dòng)

（2）某學(xué)生在平衡摩擦力時(shí)，使得長(zhǎng)木板傾角偏大．他所得到的a-F關(guān)系是圖2中的哪根圖線？圖中a是小車(chē)的加速度，F(xiàn)是細(xì)線作用于小車(chē)的拉力．答：C；
（3）消除小車(chē)與水平木板之間摩擦力的影響后，要用鉤碼總重力代替小車(chē)所受的拉力，此時(shí)鉤碼質(zhì)量m與小車(chē)總質(zhì)量M之間應(yīng)滿足的關(guān)系為m＜＜M；
（4）圖3為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，已知實(shí)驗(yàn)所用電源的頻率為50Hz．根據(jù)紙帶可求出小車(chē)的加速度大小為3.2m/s²．（結(jié)果保留二位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）平衡摩擦力的方法是將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車(chē)恰好做勻速運(yùn)動(dòng)；
（2）當(dāng)木板的傾角過(guò)大，結(jié)合F=0時(shí)，加速度a不為零，確定正確的圖線．
（3）根據(jù)牛頓第二定律，運(yùn)用整體法和隔離法求出拉力的表達(dá)式，確定用鉤碼總重力代替小車(chē)所受的拉力時(shí)，M和m的關(guān)系．
（4）根據(jù)連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差是一恒量，求出加速度．

解答 解：（1）平衡摩擦力的方法是將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車(chē)恰好做勻速運(yùn)動(dòng)．故選：C．
（2）當(dāng)木板的傾角過(guò)大，結(jié)合F=0時(shí)，加速度a不為零，a與F成線性關(guān)系，故選：C．
（3）對(duì)整體分析，加速度a=$\frac{mg}{M+m}$，隔離對(duì)小車(chē)分析，根據(jù)牛頓第二定律得，細(xì)線的拉力F=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}=\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，可知鉤碼質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車(chē)總質(zhì)量M時(shí)，可以用鉤碼總重力代替小車(chē)所受的拉力．
（4）在連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差△x=0.51cm，根據(jù)△x=aT²得，小車(chē)的加速度a=$\frac{△x}{{T}^{2}}=\frac{0.51×1{0}^{-2}}{0.0{4}^{2}}≈3.2m/{s}^{2}$．
故答案為：（1）C，（2）C，（3）m＜＜M，（4）3.2．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵掌握平衡摩擦力的方法以及知道圖線不過(guò)原點(diǎn)的原因，掌握紙帶的處理方法，會(huì)通過(guò)紙帶求解速度和加速度．