Question

【題目】在探究物體的加速度與合外力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中：

甲同學(xué)用下圖甲裝置：保持小車(含車中重物)的質(zhì)量M不變，細(xì)線下端懸掛鉤碼的總重力mg作為小車受到的合力F，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)出小車運(yùn)動(dòng)的加速度a。

(1)關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作，下列說法正確的是____________

A．實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)節(jié)滑輪高度，使滑輪和小車間的細(xì)線與木板平行

B．平衡摩擦力時(shí)，在細(xì)線的下端懸掛鉤碼，使小車在線的拉力作用下能勻速下滑

C．每次改變小車所受的拉力后都要重新平衡摩擦力

D．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先釋放小車，后接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源

(2)圖乙為實(shí)驗(yàn)中打出紙帶的一部分，從比較清晰的點(diǎn)跡起，在紙帶上標(biāo)出連續(xù)的5個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為T，測(cè)出各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離x1，x2，x3，x4。該同學(xué)用逐差法得到小車加速度的表達(dá)式a＝________。

(3)改變細(xì)線下端鉤碼的個(gè)數(shù)，得到a－F圖象如圖丙所示，造成圖線上端彎曲的主要原因是____

A．平衡摩擦力過度 B．平衡摩擦力不夠

C．沒有滿足M>>m的條件 D．描點(diǎn)連線不夠準(zhǔn)確

乙同學(xué)利用測(cè)力計(jì)測(cè)細(xì)線拉力，為方便讀數(shù)設(shè)計(jì)如下圖實(shí)驗(yàn)裝置：裝有定滑輪的長(zhǎng)木板固定在水平實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，用右端固定一個(gè)滑輪的滑塊代替小車，鉤碼和彈簧測(cè)力計(jì)通過繞在滑輪上的輕繩相連，放開鉤碼，滑塊在長(zhǎng)木板上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。

(4)讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F，處理紙帶，得到滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度a；改變鉤碼個(gè)數(shù)，重復(fù)實(shí)驗(yàn)。以彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F為縱坐標(biāo)，以加速度a為橫坐標(biāo)，得到的圖象是縱軸截距為b，斜率為k的一條傾斜直線，如圖所示。已知重力加速度為g，忽略滑輪與繩之間的摩擦。根據(jù)以上條件可計(jì)算出滑塊和木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝________，滑塊和與滑塊固定的定滑輪的總質(zhì)量M=________（要求(4)問中兩個(gè)空均用b、k、g中的字母表示）。

Answer 1

【答案】 A C 2k

【解析】（1）調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳�木塊的細(xì)繩與長(zhǎng)木板保持平行，否則拉力不會(huì)等于合力，故A正確；在調(diào)節(jié)模板傾斜度平衡木塊受到的滑動(dòng)摩擦力時(shí)，不應(yīng)懸掛鉤碼，故B錯(cuò)誤；由于平衡摩擦力之后有Mgsinθ=μMgcosθ，故tanθ=μ．所以無論小車的質(zhì)量是否改變，小車所受的滑動(dòng)摩擦力都等于小車的重力沿斜面的分力，改變小車質(zhì)量即改變拉小車?yán)�力，不需要重新平衡摩擦力，�?/span>C錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)開始時(shí)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源待其平穩(wěn)工作后再釋放木塊，故D錯(cuò)誤；故選A.
（2）已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz，則紙帶上相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T=5×0.02s=0.1s．
根據(jù)△x=aT2可得：xCE-xAC=a（2T）2，小車運(yùn)動(dòng)的加速度為a=．
（3）隨著力F的增大，即隨所掛鉤碼質(zhì)量m的增大，不能滿足M＞＞m，因此曲線上部出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象，故選C．

（4）滑塊受到的拉力T為彈簧秤示數(shù)的兩倍，即：T=2F
滑塊受到的摩擦力為：f=μMg
由牛頓第二定律可得：T-f=Ma
解得力F與加速度a的函數(shù)關(guān)系式為：

由圖象所給信息可得圖象截距為：b= ；而圖象斜率為k=
解得：M=2k；μ=；