Question

12．如圖1所示，一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板上固定有如圖2甲、乙兩個(gè)光電門(mén)，與之相連的計(jì)時(shí)器可以顯示帶有遮光片的小車(chē)在其間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，與跨過(guò)定滑輪的輕質(zhì)細(xì)繩相連的輕質(zhì)測(cè)力計(jì)能顯示掛鉤處所受的拉力．不計(jì)空氣阻力．

（1）在探究“合外力一定時(shí)，加速度與質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，一定要進(jìn)行的操作是AD．
A．小車(chē)與滑輪間的細(xì)繩與長(zhǎng)木板平行
B．為了減小誤差，砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量
C．用天平測(cè)出砂和砂桶的質(zhì)量
D．將帶滑輪的長(zhǎng)木板右端墊高，以平衡摩擦力
E．改變小車(chē)質(zhì)量后，要重新平衡摩擦力
（2）在探究“合外力一定時(shí)，加速度與質(zhì)量的關(guān)系”時(shí)，實(shí)驗(yàn)時(shí)，先測(cè)出小車(chē)質(zhì)量m，再讓小車(chē)從靠近光電門(mén)甲處由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，讀出小車(chē)在兩光電門(mén)之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t．改變小車(chē)質(zhì)量m，測(cè)得多組m、t的值，建立如圖3坐標(biāo)系描點(diǎn)作出圖線(xiàn)．下列能直觀(guān)得出“合外力一定時(shí)，加速度與質(zhì)量成反比”的圖線(xiàn)是C．
（3）如圖1甲，抬高長(zhǎng)木板的左端，使小車(chē)從靠近光電門(mén)乙處由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，讀出測(cè)力計(jì)的示數(shù)F和小車(chē)在兩光電門(mén)之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t₀，改變木板傾角，測(cè)得多組數(shù)據(jù)，得到的F-$\frac{1}{{t}^{2}}$的圖線(xiàn)如圖1乙所示．實(shí)驗(yàn)中測(cè)得兩光電門(mén)的距離L=0.80m，砂和砂桶的總質(zhì)量m₁=0.34kg，重力加速度g取9.8m/s²，則圖線(xiàn)的斜率為0.54（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）；若小車(chē)與長(zhǎng)木板間的摩擦不能忽略，測(cè)得的圖線(xiàn)斜率將不變（填“變大”、“變小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）小車(chē)受重力，支持力和拉力，小車(chē)與滑輪間的細(xì)繩與長(zhǎng)木板平行，測(cè)力計(jì)的示數(shù)等于小車(chē)所受的合外力
（2）小車(chē)從靠近甲光電門(mén)處由靜止開(kāi)始做勻加速運(yùn)動(dòng)，位移x=$\frac{1}{2}$at²．位移一定，找出a與t的關(guān)系．
（3）根據(jù)牛頓第二定律求出小車(chē)的加速度和合力的關(guān)系，進(jìn)一步求出F-$\frac{1}{{t}_{\;}^{2}}$的關(guān)系式．

解答 解：（1）A、小車(chē)受重力，支持力和拉力，小車(chē)與滑輪間的細(xì)繩與長(zhǎng)木板平行，測(cè)力計(jì)的示數(shù)等于小車(chē)所受的合外力，不需要滿(mǎn)足沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量，故A正確，B錯(cuò)誤；
C、測(cè)力計(jì)可以測(cè)拉力，不需要用天平測(cè)砂和砂桶的質(zhì)量，故C錯(cuò)誤；
D、將帶滑輪的長(zhǎng)木板右端墊高，以平衡摩擦力，故D正確；
E、整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程只需平衡一次摩擦力，故E錯(cuò)誤；
故選：AD
（2）小車(chē)從靠近甲光電門(mén)處由靜止開(kāi)始做勻加速運(yùn)動(dòng)，位移x=$\frac{1}{2}$at²．
改變小車(chē)質(zhì)量m，測(cè)得多組m、t的值，所以加速度a=$\frac{2s}{{t}_{\;}^{2}}$，位移不變，所以a與t²成反比，合外力一定時(shí)，加速度與質(zhì)量成反比例”的圖線(xiàn)是C．
（3）小車(chē)由靜止開(kāi)始做勻加速運(yùn)動(dòng)，位移L=$\frac{1}{2}$at²．
a=$\frac{2L}{{t}_{\;}^{2}}$根據(jù)牛頓第二定律得
對(duì)于沙和沙桶，F(xiàn)_合=F-m₁g=m₁a
F=m$\frac{2L}{{t}_{\;}^{2}}$+m₁g
則圖線(xiàn)的斜率為k=2m₁L=2×0.34×0.80=0.54kg•m
k與摩擦力是否存在無(wú)關(guān)，若小車(chē)與長(zhǎng)木板間的摩擦不能忽略，如圖3所示測(cè)得圖線(xiàn)斜率將不變．
故答案為：（1）AD；（2）C；（3）0.54 kg•m，不變．

點(diǎn)評(píng) 對(duì)于實(shí)驗(yàn)問(wèn)題一定要明確實(shí)驗(yàn)原理，并且親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，熟練應(yīng)用所學(xué)基本規(guī)律解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題．