Question

【題目】某實(shí)驗(yàn)小組欲以如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置“探究加速度與物體受力和質(zhì)量的關(guān)系”。圖甲中A為小車，B為裝有砝碼的小盤，C為一端帶有定滑輪的長木板，小車通過紙帶與電磁打點(diǎn)計(jì)時器(未畫出)相連，小車的質(zhì)量為m1，小盤(及砝碼)的質(zhì)量為m2。

(1)下列說法正確的是________。

A.實(shí)驗(yàn)時先放開小車，再啟動計(jì)時器

B.每次改變小車質(zhì)量時，應(yīng)重新平衡摩擦力

C.本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)滿足m2遠(yuǎn)小于m1的條件

D.在用圖象探究小車加速度與受力的關(guān)系時，應(yīng)作a－m1圖象

(2)若該實(shí)驗(yàn)小組在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了實(shí)驗(yàn)，得到了兩條a－F圖線，如圖乙所示，可知在軌道右側(cè)抬高成為斜面情況下得到的圖線是________(選填“①”或“②”)。

(3)隨著鉤碼的數(shù)量逐漸增多，圖乙中的圖線明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是________。

A.小車與軌道之間存在摩擦 B.導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)

C.所掛鉤碼的總質(zhì)量太大 D.所用小車的質(zhì)量太大

(4)實(shí)驗(yàn)中，得到一條打點(diǎn)的紙帶，如圖所示，已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為T，且間距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出，則打點(diǎn)計(jì)時器打下F點(diǎn)時小車的瞬時速度的計(jì)算式為vF＝________，小車加速度的計(jì)算式a＝________。

(5)若某同學(xué)平衡好摩擦阻力后，在保持小車質(zhì)量不變的情況下，通過多次改變砝碼重力，作出小車加速度a與砝碼重力F的關(guān)系圖象如圖乙中①所示．若牛頓第二定律成立，重力加速度g＝10m/s2，則小車的質(zhì)量為________kg，小盤的質(zhì)量為________kg。

Answer 1

【答案】C ① C 0.5 0.1

【解析】

(1)[1]A．實(shí)驗(yàn)時應(yīng)先接通電源后釋放小車，故A錯誤；

B．平衡摩擦力，假設(shè)木板傾角為θ，則有：

f=mgsinθ=μmgcosθ

m約掉了，故不需要重新平衡摩擦力，故B錯誤；

C．繩子的真實(shí)拉力為：

故應(yīng)該是m2＜＜m1，即實(shí)驗(yàn)中應(yīng)滿足小盤和重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，繩子的拉力近似替代為小盤(及砝碼)的重力，故C正確；

D．由牛頓第二定律F=ma，所以：

所以在用圖象探究小車的加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，通常作圖象能得到線性函數(shù)，故D錯誤；

故選C。

(2)[2]若木板水平，就沒有平衡摩擦力，一定有a=0時，F≠0，對應(yīng)圖像②，而由圖象①可知，當(dāng)F=0時，a≠0。也就是說當(dāng)繩子上沒有拉力時小車就有加速度，該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中傾斜木板時平衡摩擦力過大，即傾角過大，平衡摩擦力時木板的右端墊得過高；所以圖線①是在軌道右側(cè)抬高成為斜面情況下得到的。

(3)[3]隨著鉤碼的數(shù)量增大到一定程度時圖乙的圖線明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是所掛鉤碼的總質(zhì)量太大，不再滿足小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量，因此我們再把用鉤碼所受重力作為小車所受的拉力，會導(dǎo)致較大的誤差，因此C正確，ABD錯誤；

故選C。

(4)[4]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F點(diǎn)時小車的瞬時速度大小:

[5]根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的推論公式△x=aT2可以求出加速度的大小，六段位移采用逐差法得：

為了更加準(zhǔn)確的求解加速度，我們對三個加速度取平均值，得：

(5)[6]對a-F圖來說，圖象的斜率表示小車質(zhì)量的倒數(shù)，故小車質(zhì)量為：

[7]F=0時，產(chǎn)生的加速度是由于托盤作用產(chǎn)生的，故有：

mg=m1a0，

解得：

。