Question

【題目】為了探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系：

（1）小亮利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)方案，探究小車質(zhì)量一定時(shí)加速度與合外力之間的關(guān)系，圖中上下兩層水平軌道，細(xì)線跨過滑輪并掛上砝碼盤，將砝碼和砝碼盤的總重作為小車所受合外力，兩小車尾部細(xì)線連到控制裝置上，實(shí)驗(yàn)時(shí)通過控制裝置使兩小車同時(shí)開始運(yùn)動(dòng)，并同時(shí)停止。

①實(shí)驗(yàn)前，下列操作必要的是

A．選用質(zhì)量不同的兩輛小車

B．調(diào)節(jié)定滑輪的高度，使細(xì)線與軌道平行

C．使砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量

D．將軌道右端適當(dāng)墊高，使小車在沒有細(xì)線牽引時(shí)能在軌道上勻速運(yùn)動(dòng)，以平衡摩擦力

②他測(cè)量了兩小車的位移為x1，x2，則= 。

（2）小明用如圖乙所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

①打出的一條紙帶如圖丙所示，計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02 s。他從比較清晰的A點(diǎn)起，每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)量出各點(diǎn)到A點(diǎn)的距離標(biāo)在紙帶上各點(diǎn)的下方，則小車運(yùn)動(dòng)的加速度為__________m/s2。（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

②實(shí)驗(yàn)前由于疏忽，小明遺漏了平衡摩擦力這一步驟，他測(cè)量得到的a–F圖象，可能是丁圖中的圖線 （選填“1”、“2”、“3”）。

③調(diào)整正確后，他作出的a–F圖象末端明顯偏離直線，如果已知小車質(zhì)量為M，某次所掛鉤碼質(zhì)量為m，則戊圖中坐標(biāo)a1應(yīng)為 ，a2應(yīng)為 。

Answer 1

【答案】（1）①BCD ② （2）①0.40 ②3 ③

【解析】（1）本實(shí)驗(yàn)需要用砝碼盤和砝碼的重力代替小車所受的合外力，當(dāng)小車在軌道上滑動(dòng)時(shí)將會(huì)與墊高，使小車在沒有細(xì)線牽引時(shí)能在軌道上勻速運(yùn)動(dòng)，且應(yīng)該滿足砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，細(xì)線的拉力為小車的合力，要求細(xì)線與木板平行，所以應(yīng)調(diào)節(jié)定滑輪的高度使細(xì)線與木板平行，對(duì)小車質(zhì)量是否相同沒有要求，故A錯(cuò)誤，BCD正確。小車做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)：由位移與時(shí)間關(guān)系：x=at2，因運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，則位移與加速度成正比。小車1、2的加速度之比為：。

（2）①每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1 s，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式Δx=aT2得。

②遺漏了平衡摩擦力這一步驟，就會(huì)出現(xiàn)當(dāng)有拉力時(shí)，物體不動(dòng)的情況，由牛頓第二定律可知，即F≠0時(shí)，a=0。故圖線為：3。

③沒有偏離直線時(shí)，可以用砝碼盤和砝碼的總重力代替小車受到的合力，根據(jù)牛頓第二定律得：mg=Ma1， 解得。偏離直線后說明砝碼的總質(zhì)量不是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于車的質(zhì)量了，把砝碼以及小車看成一個(gè)整體，根據(jù)牛頓第二定律:mg=（m+M）a2，解得。