Question

【題目】（1）如圖所示為某同學(xué)所安裝的“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)裝置。

①在“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)中，為了使小車受到合外力等于砝碼和砝碼盤的總重量，通常采用如下兩個(gè)措施：

A．平衡摩擦力：將長(zhǎng)木板無(wú)滑輪的一端下面墊一小木塊，反復(fù)移動(dòng)木塊的位置，直到小車在砝碼盤的拉動(dòng)下帶動(dòng)紙帶與小車一起做勻速直線運(yùn)動(dòng)；

B．在調(diào)整砝碼多少的過(guò)程中，要保證砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量M．

以上哪一個(gè)措施中有何重大錯(cuò)誤？（說(shuō)明錯(cuò)誤點(diǎn)）

②如圖是上述實(shí)驗(yàn)打出的一條紙帶，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期是0．02s，結(jié)合圖乙給出的數(shù)據(jù)（單位cm），求出小車運(yùn)動(dòng)加速度的大小為_____m/s2，并求出紙帶中P點(diǎn)瞬時(shí)速度大小為______m/s（計(jì)算結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）

（2）某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖（a）所示的實(shí)驗(yàn)裝置，通過(guò)改變重物的質(zhì)量，利用計(jì)算機(jī)可得滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖像。他們?cè)谲壍浪�平和傾斜的兩種情況下分別做了實(shí)驗(yàn)，得到了兩條a-F圖線，如圖（b）所示。

①圖線________是在軌道左側(cè)抬高成為斜面情況下得到的（選填“甲”或“乙”）；

②滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量m=____________kg；滑塊和軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=____________。

Answer 1

【答案】（1）① A有錯(cuò)誤，平衡摩擦力時(shí)不能懸掛砝碼盤。 ② 4．0 ，2．6

（2）① 甲 ② 0．5 ，0．2

【解析】試題分析：（1）① A有錯(cuò)誤，平衡摩擦力時(shí)不能懸掛砝碼盤。

②由于每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫出，所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0．1s，設(shè)0到A之間的距離為x1，以后各段分別為x2、x3、x4、x5、x6，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT2可以求出加速度的大小，得：x4-x1=3a1T2；x5-x2=3a2T2；x6-x3=3a3T2；為了更加準(zhǔn)確的求解加速度，我們對(duì)三個(gè)加速度取平均值得：a=（a1+a2+a3），即小車運(yùn)動(dòng)的加速度計(jì)算表達(dá)式為：紙帶中P點(diǎn)瞬時(shí)速度大小為

（2）①由圖象可知，當(dāng)F=0時(shí)，a≠0．也就是說(shuō)當(dāng)繩子上沒(méi)有拉力時(shí)小車就有加速度，該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中平衡摩擦力過(guò)大，即傾角過(guò)大，平衡摩擦力時(shí)木板的右端墊得過(guò)高．所以圖線甲是在軌道右側(cè)抬高成為斜面情況下得到的．

②根據(jù)F=ma得所以滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象斜率等于滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量的倒數(shù)．由圖形b得加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象斜率k=2，所以滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量m=0．5Kg ；由圖形b得，在水平軌道上F=1N時(shí)，加速度a=0，根據(jù)牛頓第二定律得F-μmg=0，解得μ=0．2。