Question

20．為了探究“加速度與力、質量的關系”，現(xiàn)提供如圖1所示實驗裝置．請思考探究思路并回答下列問題：
（1）為了消除小車與水平木板之間摩擦力的影響應采取的做法是C
A．將木板不帶滑輪的一端適當墊高，使小車在鉤碼拉動下恰好做勻速運動
B．將木板不帶滑輪的一端適當墊高，使小車在鉤碼拉動下恰好做勻加速運動
C．將木板不帶滑輪的一端適當墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運動
D．將木板不帶滑輪的一端適當墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻加速運動

（2）某學生在平衡摩擦力時，使得長木板傾角偏大．他所得到的a-F關系是圖2中的哪根圖線？圖中a是小車的加速度，F(xiàn)是細線作用于小車的拉力．答：C；
（3）消除小車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所受的拉力，此時鉤碼質量m與小車總質量M之間應滿足的關系為m＜＜M；
（4）圖3為某次實驗得到的紙帶，已知實驗所用電源的頻率為50Hz．根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為3.2m/s²．（結果保留二位有效數(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墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運動；
（2）當木板的傾角過大，結合F=0時，加速度a不為零，確定正確的圖線．
（3）根據(jù)牛頓第二定律，運用整體法和隔離法求出拉力的表達式，確定用鉤碼總重力代替小車所受的拉力時，M和m的關系．
（4）根據(jù)連續(xù)相等時間內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墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運動．故選：C．
（2）當木板的傾角過大，結合F=0時，加速度a不為零，a與F成線性關系，故選：C．
（3）對整體分析，加速度a=$\frac{mg}{M+m}$，隔離對小車分析，根據(jù)牛頓第二定律得，細線的拉力F=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}=\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，可知鉤碼質量m遠小于小車總質量M時，可以用鉤碼總重力代替小車所受的拉力．
（4）在連續(xù)相等時間內的位移之差△x=0.51cm，根據(jù)△x=aT²得，小車的加速度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．

點評 解決本題的關鍵掌握平衡摩擦力的方法以及知道圖線不過原點的原因，掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解速度和加速度．