Question

17．利用圖1裝置可以做力學(xué)中的許多實(shí)驗(yàn)．

（1）以下說法正確的是：BD．
A、用此裝置“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”時(shí)，必須設(shè)法消除小車和滑軌間的摩擦阻力的影響．
B、用此裝置“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”時(shí)，必須調(diào)整滑輪高度使連接小車的細(xì)線與滑軌平行
C、用此裝置“探究加速度a與力F的關(guān)系”每次改變砝碼及砝碼盤總質(zhì)量之后，需要重新平衡摩擦力
D、用此裝置“探究加速度a與力F的關(guān)系”應(yīng)使小盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量
（2）本裝置中要用到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，如圖2所示為實(shí)驗(yàn)室常用的兩種計(jì)時(shí)器，其中甲裝置用的電源要求是A．
A、交流220V   B、直流220V  C、交流4-6V   D、直流4-6V
（3）在利用此裝置“探究加速度a與力F的關(guān)系”時(shí)，實(shí)驗(yàn)中按規(guī)范操作打出的一條紙帶的一部分如圖3，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在頻率為50Hz的交流電源上，則此次實(shí)驗(yàn)中小車的加速度為2.5m/s²．（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）利用圖示小車紙帶裝置可以完成很多實(shí)驗(yàn)，在研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)不需要平衡摩擦力，“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”時(shí)，細(xì)線必須與木板平行以保持加速度不變；在探究“小車的加速度a與力F的關(guān)系”時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律求出加速度a的表達(dá)式，不難得出當(dāng)鈞碼的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小車的質(zhì)量時(shí)，加速度a近似等于g的結(jié)論．
（2）甲裝置是電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，直接接220V交流電源，乙裝置是電磁式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，需接低壓交流電源；
（3）由逐差法可得加速度．

解答 解：（1）A、此裝置可以用來研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)，但不需要平衡摩擦力，故A錯(cuò)誤；
B、用此裝置“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”時(shí)，必須調(diào)整滑輪高度使連接小車的細(xì)線與滑軌平行，才能為砝碼重力等于小車受到的拉力做前提條件，故B正確；
C、用此裝置“探究加速度a與力F的關(guān)系”每次改變砝碼及砝碼盤總質(zhì)量之后，不需要重新平衡摩擦力；故C錯(cuò)誤
D、在利用該裝置來“探究物體的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”時(shí)，設(shè)小車的質(zhì)量為M，小吊盤和盤中物塊的質(zhì)量為m，設(shè)繩子上拉力為F，
以整體為研究對(duì)象有mg=（m+M）a
解得：a=$\frac{mg}{M+m}$
以M為研究對(duì)象有繩子的拉力為：
$F=Ma=\frac{Mmg}{M+m}$，
顯然要有F=mg必有m+M=M，故有M＞＞m，即只有M＞＞m時(shí)才可以認(rèn)為繩對(duì)小車的拉力大小等于小吊盤和盤中物塊的重力．故D正確；
故選：BD
（2）甲裝置是電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，直接接220V交流電源；
故選：A
（3）紙帶數(shù)據(jù)一共8段，由逐差法可得：
${x}_{8}-{x}_{4}=4a{T}^{2}$，
${x}_{7}-{x}_{3}=4a{T}^{2}$，
${x}_{6}-{x}_{2}=4a{T}^{2}$，
${x}_{5}-{x}_{1}=4a{T}^{2}$，
解得：
$a=\frac{{x}_{8}-{x}_{4}+{x}_{7}-{x}_{3}+{x}_{6}-{x}_{2}+{x}_{5}-{x}_{1}}{16{T}^{2}}$=$\frac{0.042-0.026}{16×0.0004}=2.5m/{s}^{2}$．
故答案為：
（1）BD；（2）A；（3）2.5．

點(diǎn)評(píng) 解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(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)，尤其是理解平衡摩擦力的操作和要求的含義．要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實(shí)驗(yàn)問題的能力，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．