Question

【題目】如圖甲所示是某同學(xué)設(shè)計的“探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m間關(guān)系”的實驗裝置簡圖，A為小車，B為打點計時器，C為裝有砂的砂桶，D為一端帶有定滑輪的長方形木板，實驗中認為細繩對小車拉力F等于砂和砂桶的總重力，小車運動加速度a可由紙帶求得．

（1）若實驗儀器為電火花計時器，下列關(guān)于其工作電壓判斷正確的是_____．

A．交流電源6V B．直流電源6V C．交流電源220V D．直流電源220V

（2）圖乙所示是某同學(xué)通過實驗得到的一條紙帶，他在紙帶上取A、B、C、D、E、F、G等7個計數(shù)點（每相鄰兩個計數(shù)點之間還有4個點沒有畫出）．已知打點計時器所使用電源的頻率為50Hz，用毫米刻度尺測得：AB=0.60cm，AC=1.60cm，AD=3.00cm，AE=4.80cm，AF=7.00cm，AG=9.60cm．

根據(jù)上圖可知，打下E點時小車的速度為_______m/s．小車的加速度為_______m/s2．（計算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）

（3）另一同學(xué)保持小車質(zhì)量不變，改變砂和砂桶質(zhì)量，該同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了加速度a與合力F圖線如圖丙，該圖線不通過原點，明顯超出偶然誤差范圍，其主要原因是___________．

（4）若實驗中將小車換成滑塊，將木板水平放置可測出滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ．要測出動摩擦因數(shù)μ，需要測量的物理量有_______；實驗測得的動摩擦因數(shù)μ比真實值______（填“大”或“小”）．

Answer 1

【答案】C 0.20 0.40 實驗前未平衡摩擦力（或平衡摩擦力不足或平衡摩擦力時木板傾角過小） 砂和砂桶的總質(zhì)量m、木塊的質(zhì)量M、以及對應(yīng)的加速度a 大

【解析】

(1)[1]電火花打點計時器使用220V的交流電源,所以C正確的.

(2)[2]根據(jù)勻變速直線運動中間時刻的速度等于平均速度可知E點的瞬時速度：

[3]根據(jù)逐差法即公式：

得小車的加速度：

代入數(shù)據(jù)解得

(3)[4]在圖丙中，當(dāng)加速度a為零時，F不等于零，可以知道實驗前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足.

(4)[5][6]設(shè)滑塊的質(zhì)量為M,砂和砂桶的質(zhì)量為m,根據(jù)牛頓第二定律得:
對m：

對M：

計算得出：

而實驗中是將砂和砂桶的重力mg近似等于繩的拉力，所以測得的動摩擦因數(shù)：

所以需要測量的物理量有：砂和砂桶質(zhì)量m、木塊的質(zhì)量M、以及對應(yīng)的加速度a；對比與可知測得的動摩擦因數(shù)μ比真實值偏大.