Question

13．如圖1所示為“探究加速度與力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)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打點(diǎn)計(jì)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為彈簧測力計(jì)，實(shí)驗(yàn)時改變P的質(zhì)量，讀出測力計(jì)不同讀數(shù)F，不計(jì)繩與滑輪的摩擦．

（1）下列說法正確的是B
A．一端帶有定滑輪的長木板必須保持水平
B．實(shí)驗(yàn)時應(yīng)先接通電源后釋放小車
C．實(shí)驗(yàn)中m₂應(yīng)遠(yuǎn)小于m₁
D．測力計(jì)的讀數(shù)始終為$\frac{{m}_{2}g}{2}$
（2）圖2為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，紙帶上標(biāo)出了所選的四個計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個點(diǎn)沒有畫出．由此可求得小車的加速度的大小是0.50m/s²．（交流電的頻率為50Hz，結(jié)果保留二位有效數(shù)字）
（3）實(shí)驗(yàn)時，某同學(xué)由于疏忽，遺漏了平衡摩擦力這一步驟，他測量得到的圖3a-F圖象應(yīng)該是下圖中的哪一個圖線D

Answer 1

分析 （1）該實(shí)驗(yàn)必須要平衡摩擦；由于該實(shí)驗(yàn)的連接方式，小車是在繩的拉力下加速運(yùn)動，故不要求重物質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量；由牛頓第二定律可求解測力計(jì)的讀數(shù)．
（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)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(dāng)有拉力時，物體不動的情況．

解答 解：（1）A、實(shí)驗(yàn)時要平衡摩擦力，木板不能保持水平，故A錯誤；
B、為提高打點(diǎn)的個數(shù)，打點(diǎn)計(jì)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(shí)驗(yàn)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(yùn)動，此拉力可由測力計(jì)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(yuǎn)小于小車質(zhì)量，故C錯誤；
D、由于重物向下加速度運(yùn)動，由牛頓第二定律：m₂g-2F=m₂a，解得：F=$\frac{{m}_{2}^{\;}g-{m}_{2}^{\;}a}{2}$，故D錯誤；
故選：B．
（3）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的推論公式△x=aT²，有：
△x=0.0339-0.0289=a×0.1²
解得：a=0.50m/s²
（4）若沒有平衡摩擦力，則當(dāng)F≠0時，a=0．也就是說當(dāng)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D
故答案為：（1）B；（2）0.50；（3）D．

點(diǎn)評 本題第2問選項(xiàng)C為易錯選項(xiàng)，這個是課本參考實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)版，用這種方法可以準(zhǔn)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．