Question

11．為了探究物體的加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，某實驗小組的同學(xué)設(shè)計了如圖所示的實驗裝置．裝置中有電磁打點 計時器、紙帶、帶滑輪的長木板、墊塊、小車和砝碼（總質(zhì)量用M表示）、砂和砂捅（總質(zhì)量用m表示）、刻度尺等，請回答下列問題：

（1）為了完成本實驗，下列實驗器材中必不可少的是CD．
A．低壓直流電源      B．秒表     C．天平（附砝碼）    D．低壓交流電源
（2）實驗誤差由偶然誤差和系統(tǒng)誤差，本實驗中紙帶與打點計時器、小車與長木板之間的摩擦和阻力對實驗的影響屬于系統(tǒng)誤差．為了使實驗結(jié)果更貼近結(jié)論，應(yīng)盡量地減少摩擦阻力的影響，即按如圖的方式將長木板的一端適當(dāng)墊高，以平衡摩擦力，在平衡摩擦力時，取下沙桶并將紙帶穿過打點計時器，使小車帶動紙帶在長木板上做勻速直線運動．
（3）探究小車的加速度與其質(zhì)量的關(guān)系時，可以通過改變小車中砝碼的個數(shù)來改變小車的質(zhì)量．在完成本實驗時，為了使沙桶的總重力近似地等于小車的牽引力，則沙桶的總質(zhì)量與小車的總質(zhì)量的關(guān)系應(yīng)滿足M＞＞m．
（4）該實驗小組的同學(xué)在某次測量時，得到了如圖所示的紙帶，其中0、1、2為相鄰的三個計數(shù)點，且相鄰兩計數(shù)點的打點頻率為f，0、1兩點間的距離用x₁表示.1、2兩點間的距離用x₂表示，則該小車加速度的表達(dá)式a=（x₂-x₁）f²m/s²．如果f=10Hz，x₁=5.90cm，x₂=6.46cm，則加速度的值應(yīng)為a=0.56m/s²（保留兩位小數(shù)）
（5 ）在完成以上操作后，將得到的數(shù)據(jù)用圖象進(jìn)行處理，則小車的加速度的倒數(shù)$\frac{1}{a}$關(guān)于小車的質(zhì)量M的函數(shù)圖象符合實際情況的是C．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗?zāi)康拿鞔_實驗步驟和所要測量的物理量，即可知道實驗所需要的實驗器材；
（2）實驗前要平衡摩擦力，不掛沙桶時小車在木板上做勻速直線運動；
（3）根據(jù)實驗誤差的來源，在 M＞＞m條件下，可以認(rèn)為繩對小車的拉力近似等于沙和沙桶的總重力；
（4）根據(jù)勻變速直線運動的推論△x=aT²求解加速度；
（5）根據(jù)牛頓第二定律得出加速度的倒數(shù)與質(zhì)量的關(guān)系，從而選擇圖象．

解答 解：（1）本實驗中需測小車質(zhì)量，則需要天平，電磁打點計時器需要低壓交流電源，
故選：CD．
（2）平衡摩擦力時，把木板一端墊高，調(diào)節(jié)木板的傾斜度，使小車在不受繩的拉力時能拖動紙帶沿木板做勻速直線運動即可；
（3）根據(jù)實驗誤差的來源，在 M＞＞m條件下，可以認(rèn)為繩對小車的拉力近似等于沙和沙桶的總重力．
（4）根據(jù)△x=aT²得：a=$\frac{{x}_{2}-{x}_{1}}{{T}^{2}}$=（x₂-x₁）f²=（6.46-5.90）×10²×10^-2 m/s²=0.56 m/s²；
（5）根據(jù)牛頓第二定律得：a=$\frac{mg}{M+m}$，則$\frac{1}{a}$=$\frac{1}{mg}$M+$\frac{1}{g}$，
則以$\frac{1}{a}$為縱軸，以總質(zhì)量M為橫軸，作出的圖象為一傾斜直線，且縱坐標(biāo)不為0，故C正確，ABD錯誤．
故選：C
故答案為：（1）CD；（2）M＞＞m；（3）（x₂-x₁）f²；0.56；（4）C．

點評 解決實驗問題的關(guān)鍵是明確實驗原理，同時熟練應(yīng)用基本物理規(guī)律解決實驗問題，要明白公式的△x=aT²的推導(dǎo)和應(yīng)用，知道為什么沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量時沙和沙桶的重力可以認(rèn)為等于小車的拉力，對于基本知識規(guī)律不但明白是什么還要知道為什么．