Question

17．利用圖1裝置可以做力學中的許多實驗．

（1）以下說法正確的是：BD．
A、用此裝置“研究勻變速直線運動”時，必須設法消除小車和滑軌間的摩擦阻力的影響．
B、用此裝置“研究勻變速直線運動”時，必須調整滑輪高度使連接小車的細線與滑軌平行
C、用此裝置“探究加速度a與力F的關系”每次改變砝碼及砝碼盤總質量之后，需要重新平衡摩擦力
D、用此裝置“探究加速度a與力F的關系”應使小盤和盤內砝碼的總質量遠小于小車的質量
（2）本裝置中要用到打點計時器，如圖2所示為實驗室常用的兩種計時器，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的關系”時，實驗中按規(guī)范操作打出的一條紙帶的一部分如圖3，已知打點計時器接在頻率為50Hz的交流電源上，則此次實驗中小車的加速度為2.5m/s²．（結果保留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驗，在研究勻變速直線運動時不需要平衡摩擦力，“研究勻變速直線運動”時，細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的關系”時，根據(jù)牛頓第二定律求出加速度a的表達式，不難得出當鈞碼的質量遠遠大于小車的質量時，加速度a近似等于g的結論．
（2）甲裝置是電火花打點計時器，直接接220V交流電源，乙裝置是電磁式打點計時器，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動，但不需要平衡摩擦力，故A錯誤；
B、用此裝置“研究勻變速直線運動”時，必須調整滑輪高度使連接小車的細線與滑軌平行，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的關系”每次改變砝碼及砝碼盤總質量之后，不需要重新平衡摩擦力；故C錯誤
D、在利用該裝置來“探究物體的加速度與力、質量的關系”時，設小車的質量為M，小吊盤和盤中物塊的質量為m，設繩子上拉力為F，
以整體為研究對象有mg=（m+M）a
解得：a=$\frac{mg}{M+m}$
以M為研究對象有繩子的拉力為：
$F=Ma=\frac{Mmg}{M+m}$，
顯然要有F=mg必有m+M=M，故有M＞＞m，即只有M＞＞m時才可以認為繩對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計時器，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．

點評 解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項，尤其是理解平衡摩擦力的操作和要求的含義．要提高應用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實驗問題的能力，在平時練習中要加強基礎知識的理解與應用．