Question

【題目】某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示裝置“探究加速度與物體受力的關(guān)系”，已知小車的質(zhì)量為M，單個(gè)鉤碼的質(zhì)量為m，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接的交流電源的頻率為50 Hz，動(dòng)滑輪質(zhì)量不計(jì)，實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①按圖所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，其中與定滑輪及彈簧測(cè)力計(jì)相連的細(xì)線豎直；

②調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板的傾角，輕推小車后，使小車能沿長(zhǎng)木板向下勻速運(yùn)動(dòng)；

③掛上鉤碼，接通電源后，再放開(kāi)小車，打出一條紙帶，由紙帶求出小車的加速度；

④改變鉤碼的數(shù)量，重復(fù)步驟③，求得小車在不同合力作用下的加速度。

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程，回答以下問(wèn)題：

(1)對(duì)于上述實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是__________ (填選項(xiàng)前的字母)。

A．鉤碼的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量 B．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中鉤碼處于超重狀態(tài)

C．與小車相連的細(xì)線與長(zhǎng)木板一定要平行 D．彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)應(yīng)為鉤碼重力的一半

(2)實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶如圖所示，圖中兩鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出，由該紙帶可求得小車的加速度a=__________m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

(3)若交流電的實(shí)際頻率大于50 Hz，則上述(2)中加速度a計(jì)算結(jié)果與實(shí)際值相比__________(選填“偏大”、“偏小”、“不變”)。

(4)由本實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)作出小車的加速度a與彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F的關(guān)系圖像，與本實(shí)驗(yàn)相符合的是__________。

(5)若實(shí)驗(yàn)步驟②中，讓長(zhǎng)木板水平放置，沒(méi)有做平衡摩擦力，其余實(shí)驗(yàn)步驟不變且操作正確，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F，處理紙帶，得到滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度a；改變鉤碼個(gè)數(shù)，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，以彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F為縱坐標(biāo)，以加速度a為橫坐標(biāo)，得到的圖象是縱軸截距為b的一條傾斜直線，如圖所示。已知小車的質(zhì)量為M，重力加速度為g，忽略滑輪與繩之間的摩擦以及紙帶與限位孔之間的摩擦，則小車和長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝__________。

Answer 1

【答案】C 0.88 偏小 A

【解析】

(1)A.由圖示實(shí)驗(yàn)裝置可知，測(cè)力計(jì)可以測(cè)出細(xì)線對(duì)小車的拉力，實(shí)驗(yàn)不需要滿足砝碼的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，故A錯(cuò)誤；

B.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中砝碼向下加速運(yùn)動(dòng)，砝碼處于失重狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；

C.為使小車受到的拉力等于細(xì)線的拉力，應(yīng)調(diào)節(jié)滑輪的高度使與小車相連的輕繩與長(zhǎng)木板一定要平行，故C正確；

D.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，砝碼向下加速運(yùn)動(dòng)，處于失重狀態(tài)，故彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)小于砝碼和砝碼盤總重力的一半，故D錯(cuò)誤。

(2)由圖示紙帶可知，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔：t=5×0.02 s=0.1 s，由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論△x=at2，利用逐差法，可得加速度：a=（s3+s4-s1-s2）/4T2=0.88 m/s2。

(3)若交流電的實(shí)際頻率大于50Hz，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔小于0.02s，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔小于0.1s，計(jì)算加速度時(shí)所用時(shí)間t偏大，加速度的測(cè)量值小于真實(shí)值，即計(jì)算結(jié)果與實(shí)際值相比偏小。

(4)由圖中所示裝置及實(shí)驗(yàn)步驟可知，已經(jīng)平衡好摩擦力，小車受到的拉力F可以由彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出，小車的加速度a與彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F的關(guān)系應(yīng)該是成正比，即為過(guò)原點(diǎn)的一條傾斜直線，由圖示可知，BCD錯(cuò)誤A正確。

(5)滑塊受到的拉力FT為彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F，即：FT＝F，滑塊受到的摩擦力為：f＝μMg，由牛頓第二定律可得：FT－f＝Ma，解得：F＝Ma＋μMg，由圖象所給信息可得圖象截距為：b＝μMg，解得：μ＝。