Question

19．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中，實驗裝置示意圖如圖1所示．砂和砂桶的總質(zhì)量為m，小車和砝碼的總質(zhì)量為M．實驗中用砂和砂桶總重力的大小作為細線對小車拉力的大�。�

（1）為了使細線對小車的拉力等于小車所受的合外力，需要將帶有定滑輪的木板B（選填
“A”或“B”）端適當墊高，使小車在不掛（選填“掛”或“不掛”）砂桶時做勻速直線運動．
（2）實驗中要進行質(zhì)量m和M的選取，以下最合理的一組是C．
A．M=200g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
B．M=200g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
C．M=400g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
D．M=400g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
（3）圖2是實驗中得到的一條紙帶，A、B、C、D、E、F、G為7個相鄰的計數(shù)點，相鄰的兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出．量出相鄰的計數(shù)點之間的距離分別為：x_AB=4.22cm、x_BC=4.65cm、x_CD=5.08cm、x_DE=5.49cm．已知打點計時器的工作頻率為50Hz，則打C點時小車的速度v=0.49m/s．（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）小車下滑時受到重力、細線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應(yīng)平衡摩擦力；
（2）重物加速下滑，處于失重狀態(tài)，其對細線的拉力小于重力，要使其對細線的拉力近似等于重力，應(yīng)該使加速度減小，即重物的質(zhì)量應(yīng)該遠小于小車的質(zhì)量．
（3）根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出C點的速度．

解答 解：（1）小車下滑時受到重力、細線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應(yīng)該用重力的下滑分量來平衡摩擦力，可以將長木板B端墊高，不掛砂和砂桶，輕推小車，使小車做勻速直線運動即可；
（2）重物加速下滑，處于失重狀態(tài)，其對細線的拉力小于重力，設(shè)拉力為T，根據(jù)牛頓第二定律，有
對重物，有 mg-T=ma
對小車，有 T=Ma
解得
T=$\frac{M}{M+m}$mg
故當M＞＞m時，有T≈mg
故C符合要求
故選：C
③相鄰的兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出，所以相鄰的計數(shù)點間的時間間隔T=0.1s，
小車通過C點的速度v_c=$\frac{{x}_{BC}+{x}_{CD}}{2T}=\frac{0.0465+0.0508}{0.2}=0.49m/s$
故答案為：（1）B；不掛；（2）C；（3）0.49；

點評 只要真正掌握了實驗原理就能順利解決此類實驗題目，而實驗步驟，實驗數(shù)據(jù)的處理都與實驗原理有關(guān)，知道平衡摩擦力的方法，難度適中．