Question

1．某研究性學(xué)習(xí)小組用圖甲所示的裝置驗(yàn)證“加速度與合外力的關(guān)系”．裝置右側(cè)部分沒(méi)有畫(huà)出，軌道傾角可調(diào)．

（1）他們提出了如下實(shí)驗(yàn)方案：用鉤碼通過(guò)跨過(guò)定滑輪的細(xì)繩拉小車(chē)，使小車(chē)產(chǎn)生加速度．第一次用質(zhì)量為10克的鉤碼拉小車(chē)，小車(chē)上放質(zhì)量為40克的砝碼；第二次用質(zhì)量為20克的鉤碼拉小車(chē)，小車(chē)上放質(zhì)量為30克的砝碼；第三次用質(zhì)量為30克的砝碼拉小車(chē)，小車(chē)上放質(zhì)量為20克的砝碼．每次實(shí)驗(yàn)都保證小車(chē)與砝碼總質(zhì)量M和鉤碼質(zhì)量m之和不變．關(guān)于同學(xué)們提出的實(shí)驗(yàn)方案，下列說(shuō)法正確的是B．（填序號(hào)）
A．無(wú)需平衡摩擦力
B．無(wú)需考慮M＞＞m的條件
C．做實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先放開(kāi)小車(chē)，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器
（2）圖乙是某次實(shí)驗(yàn)中打出的紙帶的一部分，紙帶上的點(diǎn)是計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出，測(cè)得相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離如圖所示，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率為50Hz，則小車(chē)的加速度大小是0.80m/s²（計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字）．若在此次試驗(yàn)中，所用鉤碼質(zhì)量為20g，車(chē)上放入的砝碼質(zhì)量為30g，取g=10m/s²，則實(shí)驗(yàn)中所用小車(chē)質(zhì)量為200g．
（3）圖丙的圖1、圖2分別是甲、乙兩個(gè)同學(xué)根據(jù)自己所測(cè)數(shù)據(jù)作出的a-F圖象．甲同學(xué)所作圖線不過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的原因可能是沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，乙同學(xué)所作圖線不過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的原因可能是摩擦力平衡過(guò)度．

Answer 1

分析 （1）探究加速度與拉力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，要平衡摩擦力，平衡摩擦力時(shí)，要求小車(chē)在無(wú)動(dòng)力的情況下平衡摩擦力，不需要掛任何東西．小車(chē)的加速度應(yīng)根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶求出，操作過(guò)程是先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再放開(kāi)小車(chē)；
（2）根據(jù)a=$\frac{△x}{{T}^{2}}$求解加速度，根據(jù)牛頓第二定律求解小車(chē)質(zhì)量；
（3）圖1象表明當(dāng)F≠0時(shí)，a=0．也就是說(shuō)當(dāng)繩子上有拉力時(shí)小車(chē)的加速度還為0，是沒(méi)有平衡摩擦力，或平衡摩擦力不足引起的．  
圖2象表明在小車(chē)的拉力為0時(shí)，小車(chē)有加速度，即合外力大于0，說(shuō)明斜面傾角過(guò)大，平衡摩擦力過(guò)度．

解答 解：（1）A、探究加速度與拉力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了讓繩子的拉力等于小車(chē)受到的合外力，要平衡摩擦力，故A錯(cuò)誤；
B、根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案可知，設(shè)鉤碼的質(zhì)量為m，砝碼的質(zhì)量為m₁，小車(chē)的質(zhì)量為M，m+m₁=50g，是個(gè)定值，對(duì)整體有：mg=（m+m₁+M）a，則加速度a=$\frac{mg}{m+{m}_{1}+M}$，分母是個(gè)定值，小車(chē)的加速度與整體加速度相等，所以不需要滿足M＞＞m的條件，故B正確；
C、做實(shí)驗(yàn)時(shí)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再放開(kāi)小車(chē)，故C錯(cuò)誤．
故選：B
（2）相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出，則T=0.1s，
根據(jù)a=$\frac{△x}{{T}^{2}}$得：
加速度為：a=$\frac{0.0712-0.0632}{0.01}$=0.80m/s²，
根據(jù)牛頓第二定律得：
mg=（M+m+m₁）a
帶入數(shù)據(jù)得：0.02×10=（M+0.03+0.02）×0.80
解得：M=0.2kg=200g
（3）圖象1表明當(dāng)F≠0時(shí)，a=0．也就是說(shuō)當(dāng)繩子上有拉力時(shí)小車(chē)的加速度還為0，說(shuō)明沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．  
圖象2表明在小車(chē)的拉力為0時(shí)，小車(chē)有加速度，即合外力大于0，說(shuō)明平衡摩擦力過(guò)度；
故答案為：（1）B；（2）0.80； 200；（3）沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；摩擦力平衡過(guò)度．

點(diǎn)評(píng) 探究加速與力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，要平衡摩擦力、應(yīng)根據(jù)紙帶求出小車(chē)的加速度，掌握實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)是正確解題的關(guān)鍵，注意有效數(shù)字的保留．