Question

19．某同學(xué)利用如圖1所示的裝置探究“小車的加速度與所受合外力的關(guān)系”，具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：
A．按照?qǐng)D示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，掛上砂桶（含少量砂子）．
B．調(diào)節(jié)長木板的傾角，輕推小車后，使小車沿長木板向下運(yùn)動(dòng)，且通過兩個(gè)光電門的時(shí)間相等．
C．取下細(xì)繩和砂桶，測量砂子和桶的質(zhì)量m，并記下．
D．保持長木板的傾角不變，不掛砂桶，將小車置于靠近滑輪的位置，由靜止釋放小車，記錄小車先后通過光電門甲和乙時(shí)顯示的時(shí)間．
E．重新掛上細(xì)繩和砂桶，改變砂桶中砂子的質(zhì)量，重復(fù)B～D步驟．

（1）用游標(biāo)卡尺測得遮光片寬度d=6.75mm．
（2）若遮光片的寬度為d，光電門甲、乙之間的距離為h，顯示的時(shí)間分別為t₁、t₂，則小車的加速度a=$\frac{\frac{4y05su7^{2}}{{{t}_{1}}^{2}}-\frac{b9n0uiq^{2}}{{{t}_{2}}^{2}}}{2h}$．
（3）有關(guān)本實(shí)驗(yàn)的說法錯(cuò)誤的是ABC．
A．砂桶和砂子的總質(zhì)量必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量
B．平衡摩擦力時(shí)要取下細(xì)繩和砂桶
C．小車的質(zhì)量必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于砂桶和砂子的總質(zhì)量
D．平衡摩擦力時(shí)不能取下細(xì)繩和砂桶．

Answer 1

分析 （1）游標(biāo)卡尺的讀數(shù)等于主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀．
（2）根據(jù)極短時(shí)間內(nèi)的平均速度等于瞬時(shí)速度求出小車通過甲乙兩個(gè)光電門的速度，結(jié)合速度位移公式求出加速度．
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理以及操作中的注意事項(xiàng)確定不正確的操作步驟．

解答 解：（1）游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為6mm，游標(biāo)讀數(shù)為0.05×15mm=0.75mm，則遮光片的寬度d=6.75mm．
（2）小車通過甲、乙光電門的瞬時(shí)速度分別為：${v}_{1}=\fracpumnysn{{t}_{1}}$、${v}_{2}=\frac66erc4c{{t}_{2}}$，
根據(jù)速度位移公式得加速度為：a=$\frac{{{v}_{2}}^{2}-{{v}_{1}}^{2}}{2h}$=$\frac{\frac{ycvge5h^{2}}{{{t}_{1}}^{2}}-\frac{okbhb2m^{2}}{{{t}_{2}}^{2}}}{2h}$．
（3）A、本實(shí)驗(yàn)中，沙桶和沙子的總質(zhì)量所對(duì)應(yīng)的重力即為小車做勻變速運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受的外力大小，所以不需要滿足“沙桶和沙子的總質(zhì)量必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量”的實(shí)驗(yàn)條件，故A錯(cuò)誤、C錯(cuò)誤．
B、平衡摩擦力時(shí)不需要取下細(xì)繩和沙桶，故B錯(cuò)誤，D正確．
本題選錯(cuò)誤的，故選：ABC．
故答案為：（1）6.75，（2）$\frac{\frac{rk2az7m^{2}}{{{t}_{1}}^{2}}-\frac{mzixr4t^{2}}{{{t}_{2}}^{2}}}{2h}$，（3）ABC．

點(diǎn)評(píng) 以“驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)”為命題背景，考查學(xué)生對(duì)基本測量工具的使用，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作的理解和掌握，注意游標(biāo)卡尺讀數(shù)沒有估計(jì)值．
本題要注意該實(shí)驗(yàn)與課本實(shí)驗(yàn)不同之處在于：1、平衡摩擦力時(shí)不能取下細(xì)繩和沙桶，2、取下細(xì)繩和砂桶，砂桶的重力為小車的合力．