Question

11．如圖1所示為“探究加速度與力．質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置，所用器材及裝配方法見圖．小車連接著紙帶，紙帶可由接在50H_Z交流電源上的電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出點(diǎn)跡．研究對(duì)象是小車，小車（含小車上放的砝碼）的質(zhì)量為m₁，小桶（含桶內(nèi)放的砝碼）的質(zhì)量為m₂．

（1）關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是C
A．每次改變小車質(zhì)量時(shí)，應(yīng)重新平衡摩擦力
B．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先釋放小車后接通電源
C．在根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用圖象探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時(shí)，為了便于分析，應(yīng)作a-$\frac{1}{{m}_{1}}$圖象
D．本實(shí)驗(yàn)m₂應(yīng)遠(yuǎn)大于m₁
（2）如圖2所示為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，紙帶中相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離已標(biāo)出，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫出．由此可求得小車的加速度大小為0.60m/s²．（結(jié)果保留二位有效數(shù)字）
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)，某實(shí)驗(yàn)小組由于疏忽，遺漏了平衡摩擦力這一步驟，只是把長(zhǎng)木板放于水平桌面上便進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，他測(cè)量得到的a-F圖象可能是圖3中的圖線丙．（選填“甲”．“乙”．“丙”）

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)時(shí)需要提前做的工作有兩個(gè)：①平衡摩擦力，且每次改變小車質(zhì)量時(shí)，不用重新平衡摩擦力，因?yàn)閒=mgsinθ=μmgcosθ，m約掉了．②讓小車的質(zhì)量M遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小桶（及砝碼）的質(zhì)量m；
（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=at²可以求出加速度的大��；
（3）如果沒(méi)有平衡摩擦力的話，就會(huì)出現(xiàn)當(dāng)有拉力時(shí)，物體不動(dòng)的情況．

解答 解：（1）A、平衡摩擦力，假設(shè)木板傾角為θ，則有：f=mgsinθ=μmgcosθ，m約掉了，每次改變小車質(zhì)量時(shí)不需要重新平衡摩擦力，故A錯(cuò)誤．
B、實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源后釋放小車，故B錯(cuò)誤．
C、由牛頓第二定律得：F=m₁a，則：a=$\frac{1}{{m}_{1}}$F，當(dāng)F一定時(shí)，a與$\frac{1}{{m}_{1}}$成正比，因此需要作出a-$\frac{1}{{m}_{1}}$圖象，故C正確．
D、讓小車的質(zhì)量m₁遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小桶（及砝碼）的質(zhì)量m₂，因?yàn)椋弘H上繩子的拉力F=m₁a=$\frac{{m}_{1}{m}_{2}g}{{m}_{1}+{m}_{2}}$=$\frac{{m}_{2}g}{1+\frac{{m}_{1}}{{m}_{2}}}$，只有當(dāng)m₂＜＜m₁時(shí)，F(xiàn)≈m₂g，故D錯(cuò)誤．故選C．
（2）相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫出，則計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔：t=0.02×5=0.1s，
由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論△x=at²可知，加速度為：a=$\frac{DE-AB+EF-BC+FG-CD}{9{t}^{2}}$=$\frac{0.0340-0.0160+0.0400-0.0220+0.0460-0.0280}{9×0．{1}^{2}}$≈0.60m/s²；
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)遺漏了平衡摩擦力這一步驟，則小車受到的合力小于砝碼與砝碼盤的重力，a-F圖象在F軸上有截距，由圖3所示圖象可知，圖象應(yīng)為丙所示圖線．
故答案為：（1）C；（2）0.60；（3）丙．

點(diǎn)評(píng) 會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理分析分析為什么要平衡摩擦力和讓小車的質(zhì)量M遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小桶（及砝碼）的質(zhì)量m，且會(huì)根據(jù)原理分析實(shí)驗(yàn)誤差．