Question

17．如圖甲所示為“探究加速度與物體受力的關系”的實驗裝置圖．圖中A為小車，質(zhì)量為m₁，連接在小車后面的紙帶穿過電火花計時器B，它們均置于水平放置的一端帶有定滑輪的足夠長的木板上，p的質(zhì)量為m₂，C為固定的可讀數(shù)的拉力傳感器，實驗時改變p的質(zhì)量，讀出拉力傳感器不同讀數(shù)F，不計繩與定滑輪、動滑輪之間的摩擦．

（1）下列說法正確的是ABD
A．A與定滑輪之間的細繩和長木板必須保持平行   B．實驗時應先接通電源后釋放小車
C．實驗中m₂應遠小于m₁                      D．拉力傳感器讀數(shù)小于$\frac{1}{2}$m₂g
（2）如圖乙為某次實驗得到的紙帶，每隔4個點取一個計數(shù)點，圖上注明了各計數(shù)點間距離的測量結(jié)果，由此可求得小車的加速度的大小是1.58m/s²交流電的頻率為50Hz，結(jié)果保留三位有效數(shù)字）
（3）實驗時，某同學由于疏忽，遺漏了平衡摩擦力這一步驟，他測量得到的a-F圖象，可能是如圖丙中的圖線C．

Answer 1

分析 （1）該實驗必須要平衡摩擦；由于該實驗的連接方式，小車是在繩的拉力下加速運動，故不要求重物質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量；由牛頓第二定律可求解測力計的讀數(shù)．
（2）根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²求解加速度．
（3）如果沒有平衡摩擦力的話，就會出現(xiàn)當有拉力時，物體不動的情況．

解答 解：（1）A、A與定滑輪間的細繩和長木板保持平行，否則拉力不會等于合力，故A正確；
B、為提高打點的個數(shù)，打點計時器的使用都要求先接通電源后釋放小車，故B正確；
C、由于該實驗的連接方式，重物和小車不具有共同的加速度，小車是在繩的拉力下加速運動，此拉力可由測力計示數(shù)獲得，不需要用重物的重力來代替，故不要求重物質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量，故C錯誤；
D、由于重物向下加速度運動，由牛頓第二定律：m₂g-2F=m₂a，解得：F=$\frac{{m}_{2}g-{m}_{2}a}{2}$＜$\frac{1}{2}$m₂g，故D正確；
故選：ABD．
（2）每隔4個點取一個計數(shù)點，則T=0.1s，
根據(jù)作差法得：a=$\frac{{x}_{CF}-{x}_{OC}}{9{T}^{2}}=\frac{0.1071+0.091+0.0757-0.0595-0.044-0.028}{0.09}$=1.58m/s²
（3）若沒有平衡摩擦力，則當F≠0時，a=0．也就是說當繩子上有拉力時小車的加速度還為0，所以可能是圖中的圖線C．
故答案為：（1）ABD；（2）1.58；（3）C

點評 本題第1問選項C為易錯選項，這個是課本參考實驗的改進版，用這種方法可以準確得到小車受到的合外力，而不需要用重物的重力來近似代替，是一個比課本參考方案更好的辦法，題目價值很高．