Question

14．實(shí)驗(yàn)室備有小車(chē)、一端附有滑輪的木板、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、細(xì)線、鉤碼等器材，組裝成如圖1所示的裝置可以做力學(xué)中的許多實(shí)驗(yàn)．

（1）以下說(shuō)法正確的是AC．
A．用此裝置“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”時(shí)，必須調(diào)整滑輪高度使連接小車(chē)的細(xì)線與木板平行
B．用此裝置“探究加速度a與力M的關(guān)系”時(shí)，每次改變小車(chē)的質(zhì)量之后，都需要重新平衡摩擦力
C．用此裝置“探究加速度a與力F的關(guān)系”時(shí)，應(yīng)使鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量
D．以小車(chē)和鉤碼整體為研究對(duì)象，平衡摩擦力后，可以用此裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律
（2）在利用此裝置“探究加速度a與力F的關(guān)系”時(shí)，實(shí)驗(yàn)中按規(guī)范操作打出的一條紙帶如圖2所示，已知交流電源的頻率為50Hz，則打下A點(diǎn)時(shí)小車(chē)的瞬時(shí)速度為0.525m/s．（結(jié)果保留3為有效數(shù)字）
（3）在利用此裝置“探究加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系”時(shí)，以小車(chē)的加速度的倒數(shù)$\frac{1}{a}$為縱軸，小車(chē)和車(chē)上砝碼的總質(zhì)量M為橫軸，描繪出$\frac{1}{a}$-M的圖象，圖中正確的是B．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理以及操作步驟中的注意事項(xiàng)逐項(xiàng)分析，得出正確的答案．
（2）根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出A點(diǎn)的速度．
（3）根據(jù)牛頓第二定律得出$\frac{1}{a}$與M的關(guān)系式，從而確定正確的圖線．

解答 解：（1）A、用此裝置“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”時(shí)，必須調(diào)整滑輪高度使連接小車(chē)的細(xì)線與木板平行，故A正確．
B、用此裝置“探究加速度a與力M的關(guān)系”時(shí)，改變小車(chē)的質(zhì)量之后，不需要重新平衡摩擦力，故B錯(cuò)誤．
C、用此裝置“探究加速度a與力F的關(guān)系”時(shí)，為了保證鉤碼的重力等于繩子的拉力，應(yīng)使鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量，故C正確．
D、該裝置不能驗(yàn)證機(jī)械能守恒，因?yàn)橄到y(tǒng)受到阻力的作用，故D錯(cuò)誤．
故選：AC．
（2）A點(diǎn)的瞬時(shí)速度${v}_{A}=\frac{{x}_{46}}{2T}=\frac{0.0210}{0.04}$=0.525m/s．
（3）根據(jù)牛頓第二定律得：a=$\frac{mg}{M+m}$，則$\frac{1}{a}=\frac{1}{mg}M+\frac{1}{g}$，以小車(chē)的加速度的倒數(shù)$\frac{1}{a}$為縱軸，小車(chē)和車(chē)上砝碼的總質(zhì)量M為橫軸，作出的圖象為傾斜的直線，與縱軸有截距．
故選：B．
故答案為：（1）AC；（2）0.525；（3）B

點(diǎn)評(píng) 解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的關(guān)鍵是明確實(shí)驗(yàn)原理，同時(shí)熟練應(yīng)用基本物理規(guī)律解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，知道勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的速度等于平均速度，知道為什么沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量時(shí)沙和沙桶的重力可以認(rèn)為等于小車(chē)的拉力，對(duì)于基本知識(shí)規(guī)律不但明白是什么還要知道為什么．