Question

12．某同學在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中，采用如圖所示裝置進行實驗．
（1）為了完成實驗，除了圖1中所示的器材外，還需要以下實驗器材中的BDE
A．秒表   B．天平   C．彈簧測力計
D．毫米刻度尺       E．低壓交流電源
（2）探究小車加速度和力的關(guān)系：他先用墊木把長木板的一端墊高來平衡摩擦力．掛上小桶，每次往桶中加入適量的沙來改變小車受到的力，相應(yīng)地測出小車獲得的加速度．在該實驗中，所用交流電的頻率為50Hz．某次實驗中得到的一條紙帶如圖2所示，從比較清晰的某點起，取五個計數(shù)點，分別標明0、1、2、3、4．量得S₁=2.15cm，S₂=2.90cm，S₃=3.70cm，S₄=4.40cm，則打“3”點時小車的瞬時速度大小為0.405m/s，利用逐差法求得小車的加速度大小為0.763m/s²（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）
（3）若甲、乙兩同學用同一裝置做實驗，為方便對比，兩個同學畫圖時橫、縱軸坐標的標度都是一樣的，各自得到了a-F圖象如圖3所示．圖象的斜率不同說明兩位同學使用器材中的小車質(zhì)量是不同的，且大小關(guān)系是m_甲＞m_乙．
（4）若丙同學多次測量做出a-F圖象如圖4所示，發(fā)現(xiàn)該圖線不通過原點，且圖線的BC段明顯偏離直線，分析可能的原因BD
A．摩擦力平衡過度        B．平衡摩擦力時傾角太小
C．所用小車的質(zhì)量太大    D．所掛桶和沙的總質(zhì)量太大

Answer 1

分析 （1）明確實驗原理以及具體操作，知道需要測量數(shù)據(jù)即可正確解答；
（2）根據(jù)勻變速直線運動的推論求解瞬時速度，利用逐差法可求出物體的加速度大小；
（3）a-F圖象的斜率等于物體的質(zhì)量，故斜率不同則物體的質(zhì)量不同；
（4）實驗中用砂和砂桶的重力代替小車的合力，故要通過將長木板右端墊高來平衡摩擦力和使小車質(zhì)量遠大于砂和砂桶質(zhì)量來減小實驗的誤差．

解答 解：（1）需要刻度尺測量計數(shù)點之間的距離大小，打點計時器使用的是低壓交流電源，需要天平測量小車質(zhì)量，故AC錯誤．BDE正確；
故選：BDE．
（2）相鄰計數(shù)點間的時間間隔T=0.1s，
根據(jù)勻變速直線運動的推論得：${v}_{3}=\frac{{s}_{3}+{s}_{4}}{2T}=\frac{0.044+0.037}{0.2}$=0.405m/s，
根據(jù)△x=aT²得：
$a=\frac{{s}_{4}+{s}_{3}-{s}_{2}-{s}_{1}}{4{T}^{2}}$=$\frac{0.0440+0.0370-0.0290-0.0215}{0.04}$=0.763m/s²，
（3）由圖可知在拉力相同的情況下a_乙＞a_甲，
根據(jù)F=ma可得a=$\frac{F}{m}$，即a-F圖象的斜率等于物體質(zhì)量的倒數(shù)，即m_乙＜m_甲．故兩人的實驗中小車質(zhì)量不同．
（4）A、開始當小車掛上重物時，加速度卻為零，線性圖象不通過坐標原點，故導致圖象不過原點的原因是木板傾角偏�。�即說明操作過程中平衡摩擦力不足，故B正確，A錯誤；
C、從圖象上可以看出：F從0開始增加，砂和砂桶的質(zhì)量遠小于車的質(zhì)量，慢慢的砂和砂桶的重力在增加，那么在后面砂和砂桶的質(zhì)量就沒有遠小于車的質(zhì)量，由加速度表達式知a逐漸減小，所以圖象向下彎曲，故C錯誤，D正確．
故選：BD
故答案為：（1）BDE；（2）0.405；0.763；（3）小車質(zhì)量；m_甲＞m_乙； （4）BD

點評 本題利用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實驗問題，在平時練習中要加強基礎(chǔ)知識的理解與應(yīng)用，提高解決問題能力，本實驗用控制變量法，只有在滿足平衡摩擦力和小車質(zhì)量遠大于砂和砂桶質(zhì)量的雙重條件下，才能用砂和砂桶重力代替小車所受的合力！