Question

14．用圖甲所示裝置探究物體的加速度與力的關(guān)系．實(shí)驗(yàn)時(shí)保持小車（含車中重物）的質(zhì)量M不變，細(xì)線下端懸掛鉤碼的總重力作為小車受到的合力F，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)出小車運(yùn)動(dòng)的加速度a．

（1）關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作，下列說法正確的是AD
A．實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)節(jié)滑輪高度，使滑輪和小車間的細(xì)線與木板平行
B．平衡摩擦力時(shí)，在細(xì)線的下端懸掛鉤碼，使小車在線的拉力作用下能勻速下滑
C．每次改變小車所受的拉力后都要重新平衡摩擦力
D．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，后釋放小車
（2）圖乙為實(shí)驗(yàn)中打出紙帶的一部分，從比較清晰的點(diǎn)跡起，在紙帶上標(biāo)出連續(xù)的5個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間都有4個(gè)點(diǎn)跡未標(biāo)出，測(cè)出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到A點(diǎn)間的距離．已知所用電源的頻率為50Hz，打B點(diǎn)時(shí)小車的速度v=0.316m/s，小車的加速度a=0.93m/s²．
（3）改變細(xì)線下端鉤碼的個(gè)數(shù)，得到a-F圖象如圖丙所示，造成圖線上端彎曲的原因可能是隨所掛鉤碼質(zhì)量m的增大，不能滿足M＞＞m．

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)要保證拉力等于小車受力的合力，探究加速度與力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要平衡摩擦力，平衡摩擦力時(shí)，要求小車在無動(dòng)力的情況下平衡摩擦力，不需要掛任何東西．平衡摩擦力時(shí)，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即：mgsinθ=μmgcosθ，可以約掉m，只需要平衡一次摩擦力；
（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²可以求出小車運(yùn)動(dòng)的加速度的大小，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上B點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大��；
（3）為使繩子拉力近似等于砝碼和砝碼盤的重力，應(yīng)滿足砝碼和砝碼盤的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量．

解答 解：（1）A、調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳�木塊的細(xì)繩與長(zhǎng)木板保持平行，否則拉力不會(huì)等于合力，故A正確；
B、在調(diào)節(jié)模板傾斜度平衡木塊受到的滑動(dòng)摩擦力時(shí)，不應(yīng)懸掛鉤碼，故B錯(cuò)誤；  
C、由于平衡摩擦力之后有Mgsinθ=μMgcosθ，故tanθ=μ．所以無論小車的質(zhì)量是否改變，小車所受的滑動(dòng)摩擦力都等于小車的重力沿斜面的分力，
改變小車質(zhì)量即改變拉小車?yán)�力，不需要重新平衡摩擦力，故C錯(cuò)誤； 
D、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要“早來晚走”，即實(shí)驗(yàn)開始時(shí)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源待其平穩(wěn)工作后再釋放木塊，而當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)應(yīng)先控制木塊停下再停止打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，故D正確；
選擇：AD
（2）已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz，則紙帶上相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為：
T=5×0.02s=0.1s．
根據(jù)△x=aT²可得：
x_CE-x_AC=a（2T）²，
小車運(yùn)動(dòng)的加速度為：
a=$\frac{{x}_{CE}-{x}_{AC}}{4{T}^{2}}=\frac{0.1636-0.0632-0.0632}{4×0.01}$=0.93m/s²
B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度為：
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.0632}{0.2}$=0.316m/s．
（3）隨著力F的增大，即隨所掛鉤碼質(zhì)量m的增大，不能滿足M＞＞m，因此曲線上部出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象．
故答案為：（1）AD；（2）0.316，0.93；（3）隨所掛鉤碼質(zhì)量m的增大，不能滿足M＞＞m．

點(diǎn)評(píng) 該題考查了實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理分析，知道實(shí)驗(yàn)原理及注意事項(xiàng)即可正確解題，探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，要平衡小車受到的摩擦力，不平衡摩擦力、或平衡摩擦力不夠、或過平衡摩擦力，小車受到的合力不等于鉤碼的重力．