Question

15．用如圖所示的裝置“探究加速度與力和質量的關系”，帶滑輪的長木板水平固定，跨過小車上定滑輪的兩根細線均處于水平．
（1）實驗時，一定要進行的操作是AB．（填步驟序號）
A．小車靠近打點計時器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時記錄拉力傳感器的示數(shù)F₀；
B．改變砂和砂桶質量，打出幾條紙帶
C．用天平測出砂和砂桶的質量
D．為減小誤差，實驗中一定要保證砂和砂桶的總質量遠小于小車的質量
（2）以拉力傳感器示數(shù)的二倍F（F=2F₀）為橫坐標，以加速度a為縱坐標，畫出的a-F圖象如圖所示，則可能正確的是．C

（3）某同學得到如圖所示的紙帶．已知打點計時器電源頻率為50Hz．A、B、C、D、E、F、G是紙帶上7個連續(xù)的點．由此可算出小車的加速度a=5.0m/s²（保留兩位有效數(shù)字）

（4）在做“研究平拋物體的運動”的實驗中，為了確定小球在不同時刻所通過的位置，實驗時用如圖所示的裝置，將一塊平木板釘上復寫紙和白紙，豎直立于槽口前某處，使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止滑下，小球撞在木板上留下痕跡A；將木板向后移距離x，再使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止滑下，小球撞在木板上留下痕跡B；又將木板再向后移距離x，小球再從斜槽上緊靠擋板處由靜止滑下，再得到痕跡C．若測得木板每次后移距離x，A、B間距離y₁，A、C間距離y₂（重力加速度為g）根據(jù)以上直接測量的物理量可導出測小球初速度的公式為$\sqrt{\frac{g{x}_{\;}^{2}}{{y}_{2}^{\;}-2{y}_{1}^{\;}}}$．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的原理以及操作中的注意事項確定正確的操作步驟．
（2）抓住加速度與合力成正比，結合實驗未平衡摩擦力確定正確的圖線．
（3）根據(jù)連續(xù)相等時間內的位移之差是一恒量，運用逐差法求出小車的加速度．
（4）根據(jù)豎直方向上連續(xù)相等時間內的位移之差是一恒量求出相等的時間間隔，結合水平位移和時間間隔求出初速度．

解答 解：（1）A、打點計時器運用時，都是先接通電源，待打點穩(wěn)定后再釋放紙帶，該實驗探究加速度與力和質量的關系，要記錄彈簧測力計的示數(shù)，故A正確；
B、改變砂和砂桶質量，即改變拉力的大小，打出幾條紙帶，研究加速度隨F變化關系，故B正確；
C、本題拉力可以由彈簧測力計測出，不需要用天平測出砂和砂桶的質量，也就不需要使小桶（包括砂）的質量遠小于車的總質量，故CD錯誤．
故選：AB
（2）小車質量不變時，加速度與拉力成正比，所以a-F圖象是一條傾斜的直線，由實驗裝置可知，實驗前沒有平衡摩擦力，則畫出的a-F圖象在F軸上有截距，故C正確．
故選：C．
（3）根據(jù)△x=aT²，運用逐差法得，a=$\frac{{s}_{DG}^{\;}-{s}_{AD}^{\;}}{9{T}_{\;}^{2}}$=$\frac{0.065-0.026-（0.026-0.005）}{9×0．{02}_{\;}^{2}}=5m/{s}_{\;}^{2}$
（4）解：（1）在豎直方向上，根據(jù)y₂-2y₁=gT²得：
T=$\sqrt{\frac{{y}_{2}^{\;}-2{y}_{1}^{\;}}{g}}$，
則小球的初速度為：
${v}_{0}^{\;}$=$\frac{x}{T}=\sqrt{\frac{g{x}_{\;}^{2}}{{y}_{2}^{\;}-2{y}_{1}^{\;}}}$
故答案為：（1）AB       （2）C         （3）5.0       （4）${v_0}=\sqrt{\frac{{g{x^2}}}{{{y_2}-2{y_1}}}}$

點評 本題實驗源于課本，但是又不同于課本，掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時速度和加速度．注意在本實驗中不需要滿足砂和砂桶的總質量遠小于小車的質量，因為拉力可以彈簧秤直接測出．