Question

15．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，实验装置示意图如图1所示．砂和砂桶的总质量为m，小车和砝码的总质量为M．实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小．

（1）为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，需要将带有定滑轮的木板B（选填
“A”或“B”）端适当垫高，使小车在不挂（选填“挂”或“不挂”）砂桶时做匀速直线运动．
（2）实验中要进行质量m和M的选取，以下最合理的一组是C．
A．M=200g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
B．M=200g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
C．M=400g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
D．M=400g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
（3）图2是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出．量出相邻的计数点之间的距离分别为：x_AB=4.22cm、x_BC=4.65cm、x_CD=5.08cm、x_DE=5.49cm．已知打点计时器的工作频率为50Hz，则打C点时小车的速度v=0.49m/s．（结果保留2位有效数字）

Answer 1

分析 （1）小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，则应平衡摩擦力；
（2）重物加速下滑，处于失重状态，其对细线的拉力小于重力，要使其对细线的拉力近似等于重力，应该使加速度减小，即重物的质量应该远小于小车的质量．
（3）根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出C点的速度．

解答 解：（1）小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力，可以将长木板B端垫高，不挂砂和砂桶，轻推小车，使小车做匀速直线运动即可；
（2）重物加速下滑，处于失重状态，其对细线的拉力小于重力，设拉力为T，根据牛顿第二定律，
对重物，有：mg-T=ma
对小车，有：T=Ma
解得：T=$\frac{M}{M+m}$mg
故当M＞＞m时，有T≈mg
故C符合要求
故选：C
③相邻的两个计数点之间还有四个点未画出，所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s，
小车通过C点的速度为：v_c=$\frac{{x}_{BC}^{\;}+{x}_{CD}^{\;}}{2T}=\frac{4.65+5.08}{0.2}×1{0}_{\;}^{-2}=0.49m/s$
故答案为：（1）B；不挂；（2）C；（3）0.49；

点评 只要真正掌握了实验原理就能顺利解决此类实验题目，而实验步骤，实验数据的处理都与实验原理有关，知道平衡摩擦力的方法，难度适中．