Question

（18分）（1）用如圖（甲）所示的實驗裝置來驗證牛頓第二定律，為消除摩擦力的影響，實驗前必須平衡摩擦力．

①某同學平衡摩擦力時是這樣操作的：將小車靜止地放在水平長木板上，把木板不帶滑輪的一端慢慢墊高，如圖（乙），直到小車由靜止開始沿木板向下滑動為止．請問這位同學的操作是否正確？如果不正確，應當如何進行？答：                               ．

②如果這位同學先如①中的操作，然后不斷改變對小車的拉力F，他得到M（小車質量）保持不變情況下的a—F圖線是下圖中的         （填選項代號的字母）．

③若交流電的頻率為，某同學在正確操作下獲得的一條紙帶，A、B、C、D、E每兩點之間還有4個點沒有標出．寫出用s₁、s₂、s₃、s₄以及f來表示小車加速度的表達式：a=                 ．

（2）某同學利用如圖甲所示的實驗裝置測量重力加速度。

①請指出該同學在實驗操作中存在的兩處錯誤：

a                            ；        b                            。

②該同學經正確操作得到如圖乙所示的紙帶，取連續的六個點，測得h₁、h₂、h₃、h₄、h₅．若打點的周期為T，則打E點時速度為v_E=      ；若分別計算出各計數點對應的速度數值，并在坐標系中畫出v²與h的關系圖線，如圖丙所示，則重力加速度 g=      m/s²．

 

Answer 1

【答案】

(1)（9分）①錯誤，應該給小車一個初速度使小車能夠勻速下滑（3分）

②C（3分）   ③（3分）

(2)（9分）① a 打點計時器應該接交流電源（2分） 

b 開始時重物應該靠近打點計時器（2分） （其他說明若正確也給分）

②（2分）   9.4 （3分）

【解析】

試題分析：（1）①小車由靜止下滑，說明重力沿斜面的分力大于摩擦力，因此平衡過度，所以該同學的操作不正確，正確的操作應該為給小車一個初速度，小車能夠帶動紙帶勻速下滑．

②如果這位同學先如①中的操作，導致平衡摩擦力過度，因此當小車上還沒有掛砂和砂桶時，小車應該就已經有加速度了，故圖象ABD錯誤，C正確．

③由題意可知兩計數點只覺得時間間隔為：，根據勻變速直線運動逐差法求加速度，有：。

（2）①打點計時器使用交流電源，而該題中接了直流電；重物離打點計時器太遠，這樣紙帶上上所打點很少，不利于減小誤差．

故答案為：打點計時器接了直流電；重物離打點計時器太遠．

②勻變速直線運動某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度，從D點到F點的時間為：，所以有：，根據動能定理有得，由此可知圖線的斜率表示2g，所以2g=18.8，則g=9.4m/s²．

考點：驗證牛頓第二運動定律；驗證機械能守恒定律