Question

7．用圖甲所示裝置“探究加速度與力、質量的關系”．請思考并完成相關內容：

（1）實驗時，為平衡摩擦力，以下操作正確的是B
A．連著砂桶，適當調整木板右端的高度，直到小車被輕推后沿木板勻速運動
B．取下砂桶，適當調整木板右端的高度，直到小車被輕推后沿木板勻速運動
C．取下砂桶，適當調整木板右端的高度，直到小車緩慢沿木板做直線運動
（2）圖乙是實驗中得到的一條紙帶，已知相鄰計數點間還有四個點未畫出，打點計時器所用電源頻率為50Hz，由此可求出小車的加速度a=1.60m/s²（計算結果保留三位有效數字）．
（3）一組同學在保持木板水平時，研究小車質量一定的情況下加速度a與合外力F的關系，得到如圖丙中①所示的a-F圖線．則小車運動時受到的摩擦力f=0.10N；小車質量M=0.20kg．若該小組正確完成了步驟（1），得到的a-F圖線應該是圖丙中的②（填“②”、“③”或“④”）．

Answer 1

分析 （1）平衡摩擦力時應取下砂桶，調整木板右端高度，輕推小車，小車能夠沿木板做勻速直線運動即可．
（2）根據連續(xù)相等時間內的位移之差是一恒量，運用逐差法求出小車的加速度．
（3）根據圖線的橫軸截距求出小車運動時受到的摩擦力大小，結合圖線的斜率求出小車質量．平衡摩擦力后，抓住圖線斜率不變，a與F成正比確定正確的圖線．

解答 解：（1）平衡摩擦力時，取下砂桶，適當當調整木板右端的高度，直到小車被輕推后沿木板勻速運動，故B正確．
（2）根據△x=aT²，運用逐差法得，a=$\frac{{x}_{36}-{x}_{03}}{9{T}^{2}}$=$\frac{（10.60+12.22+13.81-5.79-7.41-9.02）×1{0}^{-2}}{9×0.01}$=1.60m/s²．
（3）根據圖①知，當F=0.10N時，小車才開始運動，可知小車運動時受到的摩擦力f=0.10N，圖線的斜率表示質量的倒數，則m=$\frac{0.10}{0.50}$kg=0.20kg．
平衡摩擦力后，a與F成正比，圖線的斜率不變，故正確圖線為②．
故答案為：（1）B；（2）1.60；（3）0.10，0.20，②．

點評 解決本題的關鍵掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時速度和加速度，以及知道a-F圖線斜率和截距表示的含義，難度中等．