Question

15．某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的裝置來(lái)彈簧小車(chē)的加速度與所受合力的關(guān)系，將裝有力傳感器的小車(chē)放置于水平長(zhǎng)木板上，緩慢向小桶中加入細(xì)沙，直到小車(chē)剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)為止，記下傳感器的最大示數(shù)F₀；再將小車(chē)放回原處并按住，繼續(xù)向小桶內(nèi)加入細(xì)沙，記下傳感器的示數(shù)F₁，然后釋放小車(chē)，記錄小車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)傳感器的示數(shù)F₂．（小車(chē)與長(zhǎng)木板間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力）．

（1）接通頻率為50Hz的交流電源，釋放小車(chē)，打出紙帶，紙帶上相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，測(cè)出計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2間和4、5間的距離，如圖乙所示，則小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a=4.30m/s²，（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）
（2）改變小桶中細(xì)沙的重力，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，獲得多組數(shù)據(jù)，描繪小車(chē)的加速度a與所受合力F的關(guān)系圖象，不計(jì)紙帶與計(jì)時(shí)器間的摩擦，圖象中F應(yīng)是實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的B
A．F₁-F₀ B．F₂-F₀ C．F₁ D．F₂
（3）關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法中正確的是
A．實(shí)驗(yàn)中需要將長(zhǎng)木板右端墊高
B．實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)出小車(chē)和傳感器的總質(zhì)量
C．小車(chē)和傳感器的總質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)大于小桶和沙的總質(zhì)量
D．用加沙的方法 改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，可更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小；
（2）依據(jù)剛動(dòng)時(shí)，確定摩擦力大小，再加入細(xì)沙，釋放小車(chē)，記錄小車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)傳感器的示數(shù)F₂，則可求得合力F表示式；
（3）在該實(shí)驗(yàn)中力傳感器可以直接得出力的大小，實(shí)驗(yàn)中不需要將長(zhǎng)木板右端墊高，因?yàn)橐呀?jīng)測(cè)量了小車(chē)所受摩擦力的大小，用加砂的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，可更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．

解答 解：（1）從比較清晰的點(diǎn)起，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1s，
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，
得：a=$\frac{{x}_{45}-{x}_{12}}{3{T}^{2}}$=$\frac{23.65-10.75}{3×0．{1}^{2}}×1{0}^{-2}$=4.30 m/s²，
（2）描繪小車(chē)的加速度a與所受合力F的關(guān)系圖象，而摩擦力大小為F₀，
因釋放小車(chē)，記錄小車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)傳感器的示數(shù)F₂，
所以F應(yīng)該表示小車(chē)受到的合力，即F=F₂-F₀，故B正確，ACD錯(cuò)誤；
故選：B．
（3）A、實(shí)驗(yàn)中不需要將長(zhǎng)木板右端墊高，因?yàn)橐呀?jīng)測(cè)量了小車(chē)所受摩擦力的大小，故A錯(cuò)誤；
B、實(shí)驗(yàn)中不需要測(cè)出小車(chē)和傳感器的總質(zhì)量，只需要保證小車(chē)和傳感器的總質(zhì)量不變，故B錯(cuò)誤；
C、在該實(shí)驗(yàn)中力傳感器可以直接得出力的大小，不需要使小車(chē)和傳感器的總質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)大于小桶和砂的總質(zhì)量，故C錯(cuò)誤；
D、用加砂的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，可更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，故D正確；
故選：D．
故答案為：（1）4.30；（2）B；（3）D．

點(diǎn)評(píng) 本題借助實(shí)驗(yàn)考查了勻變速直線的規(guī)律以及推論的應(yīng)用，在平時(shí)練習(xí)中要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的理解與應(yīng)用，提高解決問(wèn)題能力．解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)，其中平衡摩擦力的原因以及做法在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)當(dāng)清楚．