Question

10．如圖1所示為“探究加速度與物體受力及質(zhì)量的關(guān)系”實驗裝置圖．圖中A為小車，B為裝有砝碼的小桶，C為一端帶有定滑輪的長木板，小車通過紙帶與電火花打點計時器相連，計時器接50H_Z交流電．小車和砝碼的總質(zhì)量為m₁，小桶（及砝碼）的質(zhì)量為m₂．

（1）下列說法正確的是AD
A．每次改變小車質(zhì)量時，不用重新平衡摩擦力
B．實驗時應(yīng)先釋放小車后接通電源
C．可以用天平測出小桶和砂的總質(zhì)量m₂及小車和砝碼的總質(zhì)量m₁；根據(jù)公式a=$\frac{{m}_{2}g}{{m}_{1}}$，求出小車的加速度
D．在用圖象探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時，應(yīng)作a-$\frac{1}{{m}_{1}}$圖象
（2）在研究小車的加速度a和拉力F的關(guān)系時，由于沒有始終滿足M＞＞m的關(guān)系（其中M為小車質(zhì)量，m為所掛重物的質(zhì)量），結(jié)果應(yīng)是圖2中的圖D
（3）甲、乙兩同學(xué)在同一實驗室，各取一套如圖所示的裝置放在水平桌面上，在沒有平衡摩擦力的情況下，研究加速度a與拉力F的關(guān)系，分別得到圖3中甲、乙兩條直線．設(shè)甲、乙用的木塊與木板間的動摩擦因數(shù)分別為μ_甲、μ_乙，由圖可知μ_甲與μ_乙的大小關(guān)系A(chǔ)
A．μ_甲＞μ_乙B．μ_甲=μ_乙C．μ_甲＜μ_乙D．無法判斷
（4）實驗中，用打點計時器得到了在不同拉力作用下的A、B、C、D…等幾條
較為理想的紙帶，交流電的頻率為50Hz，并在紙帶上每5個點取一個計數(shù)點，按
打點先后依次為0，1，2，3，4，5．由于不小心，幾條紙帶都被撕斷了，如圖4所示（圖中數(shù)據(jù)為相鄰兩計數(shù)點間的距離），請根據(jù)給出的四段紙帶判斷：在甲、乙、丙三段紙帶中，可能是從紙帶A撕下的是B；

A．甲B．乙    C．丙D．無法判斷．

Answer 1

分析 （1）平衡摩擦力，且每次改變小車質(zhì)量時，不用重新平衡摩擦力，因為f=mgsinθ=μmgcosθ，m約掉了；實驗時應(yīng)先接通電源后釋放小車；小車的加速度應(yīng)通過打點計時器打出的紙帶求出；研究對象為小車和砝碼，應(yīng)該應(yīng)作a-$\frac{1}{{m}_{1}}$圖象；
（2）在驗證加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，在重物質(zhì)量m₂遠小于小車質(zhì)量m₁時，可近似認為小車受到的拉力等于重物重力，當(dāng)不能滿足這個條件時，將會出現(xiàn)誤差，圖象將偏離直線；
（3）根據(jù)牛頓第二定律得出加速度與拉力F的關(guān)系式，結(jié)合圖線的截距比較動摩擦因數(shù)的大��；
（4）根據(jù)勻變速直線運動的特點：相鄰的時間間隔位移之差相等，判斷哪段是從A上撕下的；

解答 解：（1）A、平衡摩擦力，假設(shè)木板傾角為θ，則有：f=mgsinθ=μmgcosθ，m約掉了，故不需要重新平衡摩擦力．故A正確．
B、實驗時應(yīng)先接通電源后釋放小車，故B錯誤．
C、小車的加速度應(yīng)通過打點計時器打出的紙帶求出，故C錯誤；
D、研究對象為小車和砝碼，應(yīng)該應(yīng)作a-$\frac{1}{{m}_{1}}$圖象，故D正確；
（2）在研究加速度跟小車質(zhì)量m₁關(guān)系時，保持m₂不變，改變小車質(zhì)量m₁，在小車質(zhì)量m₁遠大于小桶和砂的總質(zhì)量m₂時，即當(dāng)滿足m₁?m₂時，可以認為小車受到的拉力（合力）F=m₂g，此時加速度a與小車質(zhì)量m₁成反比，與$\frac{1}{{m}_{1}}$成正比，以$\frac{1}{{m}_{1}}$為橫軸，a為縱軸，則a-$\frac{1}{{m}_{1}}$圖象應(yīng)是過原點的直線，當(dāng)小車質(zhì)量m₁不遠大于重物質(zhì)量m₂時，小車受到的拉力明顯小于重物重力，a-$\frac{1}{{m}_{1}}$圖象向下彎曲，故ABC錯誤，D正確．
（3）根據(jù)牛頓第二定律得，a=$\frac{F-μmg}{m}$=$\frac{F}{m}$-μg，知圖線斜率表示質(zhì)量的倒數(shù)，可知m_甲＜m_乙，甲的縱軸截距大于乙的縱軸截距，可知μ_甲＞μ_乙．故A正確，BCD錯誤；
（4）根據(jù)勻變速直線運動的特點（相鄰的時間間隔位移之差相等）得出：
x₃₄-x₂₃=x₂₃-x₁₂=x₁₂-x₀₁=6.11cm-3.00cm=3.11cm，
則x₃₄-x₁₂=2×3.11cm=6.22cm
得：x₃₄=6.22cm+6.11cm=12.31cm
故從紙帶A撕下的是乙圖，ACD錯誤，B正確；
故答案為：（1）AD；（2）D；（3）A；（4）B

點評 本題考查了“探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系”的實驗，要注意動手實驗，加強對基礎(chǔ)實驗的理解，同時注意掌握逐差法的正確應(yīng)用．