Question

5．為了“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”，現(xiàn)提供了如圖1所示的實驗裝置．

（1）下列做法正確的是D．
A．平衡摩擦力時，用細(xì)線一端掛空砝碼盤，另一端與小車相連，將木板適當(dāng)傾斜，使小車在木板上近似做勻速直線運動
B．每次改變砝碼及砝碼盤總質(zhì)量之后，應(yīng)重新平衡摩擦力
C．應(yīng)讓砝碼及砝碼盤總質(zhì)量遠(yuǎn)大于小車及里面鉤碼的總質(zhì)量
D．在砝碼及砝碼盤總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車及里面鉤碼的總質(zhì)量時，可以近似認(rèn)為小車受到的拉力等于砝碼及砝碼盤的重力
（2）有一組同學(xué)保持小車及車中的砝碼質(zhì)量一定，探究加速度a與所受外力F的關(guān)系，他們在軌道水平和傾斜兩種情況下分別做了實驗．得到了兩條a-F圖線，如圖2所示，圖線B（選填“A”或“B”）是在軌道水平情況下得到的；滑塊和軌道間的動摩擦因數(shù)μ=0.2（g取10m/s²）．
（3）如圖3所示是某同學(xué)用打點計時器研究小車做勻變速直線運動時得到的一條紙帶．圖中A、B、C、D、E是按打點先后順序依次選取的計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的時間間隔T=0.1s，由圖中的數(shù)據(jù)可計算得出，打C點時小車的速度大小是0.24m/s，小車運動的加速度大小是0.80m/s²．（均保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的原理以及操作中的注意事項確定正確的操作步驟．
（2）未平衡摩擦力時，F(xiàn)不等零，加速度a仍然為零，結(jié)合該特點確定哪條圖線是在水平軌道上得出的，根據(jù)牛頓第二定律得出加速度的表達(dá)式，結(jié)合縱軸截距求出動摩擦因數(shù)．
（3）根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出C點的速度，根據(jù)連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差是一恒量求出小車運動的加速度．

解答 解：（1）A、平衡摩擦力時，應(yīng)將繩從小車上拿去，輕輕推動小車，使小車沿木板運動，通過打點計時器打出來的紙帶判斷小車是否勻速運動．故A錯誤．
B、每次改變小車的質(zhì)量時，小車的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力．故B錯誤．
C、在砝碼及砝碼盤總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車及里面鉤碼的總質(zhì)量時，可以近似認(rèn)為小車受到的拉力等于砝碼及砝碼盤的重力，所以應(yīng)讓砝碼及砝碼盤總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車及里面鉤碼的總質(zhì)量，故C錯誤，D正確．
故選：D．
（2）由圖線A可知，當(dāng)F=0時，a≠0．也就是說當(dāng)繩子上沒有拉力時小車就有加速度，該同學(xué)實驗操作中平衡摩擦力過大，即傾角過大，平衡摩擦力時木板的右端墊得過高．所以圖線A是在軌道右側(cè)抬高成為斜面情況下得到的．圖線B中，F(xiàn)不等于零是，a仍然為零，可知未平衡摩擦力，圖線B是在軌道水平情況下得到的．
在水平軌道上，根據(jù)牛頓第二定律得F-μmg=ma，解得a=$\frac{F}{m}-μg$，可知縱軸截距μg=2，解得μ=0.2；
（3）C點的瞬時速度${v}_{C}=\frac{{x}_{BD}}{2T}=\frac{（2.00+2.81）×1{0}^{-2}}{0.2}$m/s=0.24m/s，根據(jù)△x=aT²，運用逐差法得，a=$\frac{{x}_{CE}-{x}_{AC}}{4{T}^{2}}$=$\frac{（2.81+3.60-1.20-2.00）×1{0}^{-2}}{4×0.01}$=0.80m/s²．
故答案為：（1）D，（2）B，0.2，（3）0.24，0.80．

點評 通過作出兩個量的圖象，然后由圖象去尋求未知量與已知量的關(guān)系，運用數(shù)學(xué)知識和物理量之間關(guān)系式結(jié)合起來求解．