Question

18．用圖甲所示裝置“探究小車(chē)加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”．請(qǐng)思考并完成相關(guān)內(nèi)容：

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，為平衡摩擦力，以下操作正確的是BC
A．平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將空沙桶用細(xì)線(xiàn)跨過(guò)定滑輪系在小車(chē)上，讓細(xì)線(xiàn)與長(zhǎng)木板平行
B．平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將紙帶連接在小車(chē)上并穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器
C．每次改變小車(chē)質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力
D．實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先釋放小車(chē)，再接通電源
（2）圖乙是實(shí)驗(yàn)得到的一條紙帶，已知相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫(huà)出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率為50H_Z，由此求出小車(chē)的加速度a=0.906m/s²（計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）
（3）一組同學(xué)在保持木板水平時(shí)，研究小車(chē)質(zhì)量一定的情況下加速度a與合外力F的關(guān)系，得到如圖丙中 ①所示的圖線(xiàn)，則小車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦力f=0.08N；小車(chē)的質(zhì)量M=0.16kg．若該組同學(xué)正確完成了（1）問(wèn)中的步驟，得到的a-F圖線(xiàn)應(yīng)該是圖丙中的③（填“②”“③”或“④”）

Answer 1

分析 （1）平衡摩擦力時(shí)應(yīng)取下砂桶，調(diào)整木板右端高度，輕推小車(chē)，小車(chē)能夠沿木板做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)即可；實(shí)驗(yàn)過(guò)程中改變小車(chē)質(zhì)量時(shí)不需要重新平衡摩擦力．
（2）根據(jù)連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差是一恒量，運(yùn)用逐差法求出小車(chē)的加速度．
（3）根據(jù)圖線(xiàn)的橫軸截距求出小車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦力大小，結(jié)合圖線(xiàn)的斜率求出小車(chē)質(zhì)量．平衡摩擦力后，抓住圖線(xiàn)斜率不變，a與F成正比確定正確的圖線(xiàn)．

解答 解：（1）A、平衡摩擦力時(shí)，不掛沙桶，將紙帶連接在小車(chē)上并穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，調(diào)節(jié)滑輪高度使細(xì)線(xiàn)與木板平行，將木板不帶定滑輪的一端適當(dāng)墊高，輕推小車(chē)，使小車(chē)做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤，B正確；
C、實(shí)驗(yàn)前平衡摩擦力后，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中每次改變小車(chē)質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力，故C正確；
D、為充分利用紙帶，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，再釋放小車(chē)，故D錯(cuò)誤；故選BC；
（2）相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫(huà)出，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔：t=0.02×5=0.1s，
根據(jù)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的推論△x=at²可知，小車(chē)的加速度：a=$\frac{CE-AB+EF-BC+FG-CD}{9{t}^{2}}$=$\frac{0.0537-0.0267+0.0628-0.0357+0.0720-0.0446}{9×0．{1}^{2}}$≈0.906m/s²．
（3）根據(jù)圖①知，當(dāng)F=0.10N時(shí)，小車(chē)才開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，可知小車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦力f=0.08N，
由牛頓第二定律得：a=$\frac{1}{M}$F，a-F圖線(xiàn)的斜率：k=$\frac{1}{M}$=$\frac{0.50}{0.08}$=6.25，小車(chē)的質(zhì)量：M=0.16kg；
平衡摩擦力后，a與F成正比，圖線(xiàn)的斜率不變，由圖示圖象可知，故正確圖線(xiàn)為③．
故答案為：（1）BC；（2）0.906；（3）0.08；0.16；③．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理等問(wèn)題，解決本題的關(guān)鍵掌握紙帶的處理方法，會(huì)通過(guò)紙帶求解瞬時(shí)速度和加速度，以及知道a-F圖線(xiàn)斜率和截距表示的含義，難度中等．