Question

3．在做“驗證牛頓第二定律”實驗時，
（1）某同學(xué)實驗裝置如圖1所示，在圖示情況下準(zhǔn)備接通電源進行實驗，其裝置中有多個明顯的錯誤，請指出2個錯誤．
①打點計時器應(yīng)該用交變電流．
②小車應(yīng)靠近打點計時器且打點計時器應(yīng)距左端較遠．

（2）按正確裝置及操作步驟打出圖2所示的紙帶，打點計時器的頻率為50Hz，則小車的加速度為0.855m/s²．（保留3位有效數(shù)字）
（3）該同學(xué)在驗證“合力一定時，加速度與質(zhì)量成反比”時，得到準(zhǔn)確數(shù)據(jù)后，將砝碼盤及砝碼、小車的質(zhì)量之和的倒數(shù)$\frac{1}{m+M}$為橫坐標(biāo)，加速度a為縱坐標(biāo)，畫出相應(yīng)圖象，下列圖3中哪個圖象為該實驗的正確圖象．B．

Answer 1

分析 （1）打點計時器使用的是交流電源，而干電池是直流電源．接通電源前，小車應(yīng)緊靠打點計時器，而在該圖中小車初始位置離打點計時器太遠；
（2）利用逐差法可以求出加速度的大小；
（3）以砝碼盤及砝碼、小車整體為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律分析即可．

解答 解：（1）①打點計時器應(yīng)該用交變電流（圖中為直流電源）
②小車離定滑輪太近（離打點計器較遠），小車應(yīng)靠近打點計時器且打點計時器應(yīng)距左端較遠，這樣便于小車運動一段過程，從而能準(zhǔn)確測量小車的加速度，減小誤差．
（2）根據(jù)作差法得：a=$\frac{{x}_{35}-{x}_{13}}{4{T}^{2}}=\frac{0.0477+0.0562-0.0392-0.0305}{4×（5×0.02）^{2}}$=0.855m/s²，
（3）以砝碼盤及砝碼、小車整體為研究對象，若牛頓第二定律成立，則有mg=（M+m）a，
$a=mg\frac{1}{M+m}$，即mg一定的情況下，a與$\frac{1}{M+m}$成正比，沒有必要滿足M＞＞m，避免了圖線發(fā)生彎曲的現(xiàn)象，當(dāng)$\frac{1}{M+m}=\frac{1}{m}$時，a=g，故B正確．
故選：B
故答案為：（1）打點計時器應(yīng)該用交變電流、小車應(yīng)靠近打點計時器且打點計時器應(yīng)距左端較遠；（2）0.855；（3）B

點評 對于實驗問題我們要了解實驗的裝置和工作原理．本題借助實驗考查了勻變速直線的規(guī)律以及推論的應(yīng)用，在平時練習(xí)中要加強基礎(chǔ)知識的理解與應(yīng)用，提高解決問題能力．