Question

【题目】在“探究加速度与力、质量的关系”试验中：

(1)以下实验操作，正确的是_____________。

A．平衡摩擦力时，应将空砝码盘用细线跨过定滑轮系在小车上，让细线与长木板平行

B．平衡摩擦力时，应将纸带连接在小车上并穿过打点计时器

C．每次改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力

D．实验时，应先释放小车，再接通电源

(2)为了探究小车（包括里面所装钩码）总质量M一定时，加速度a与合力F的定量关系，需要在砝码盘里面添加砝码来改变小车所受到的合力．砝码质量m和小车总质量M分别选取下列四组值：

A．M=500g，m分别为50g、70g、100g、125g

B．M=500g，m分别为20g、30g、40g、50g

C．M=200g，m分别为50g、70g、100g、125g

D．M=200g，m分别为30g、40g、50g、60g

若其它操作都正确，那么应该选用_________组值（选填字母代号）进行实验时的实验误差较小．

(3)下图是实验中得到的一条已打点的纸带，纸带上的A、B、C、D、E、F、G均为相邻计数点，已知打点计时器的打点周期为0.02s，相邻两个计数点之间还有4个计时点未画出，相邻计数点之间的距离已标注在图上，则小车运动的加速度大小a=____m/s2，打C点时的速度大小vC=____m/s．（以上结果都保留2位有效数字）．

(4)某学生在平衡摩擦力时，使得长木板倾角偏大。他所得到的a-F关系是图中的哪根图线？（图中a是小车的加速度，F是细线作用于小车的拉力）。答：________________。

A、 B、

C、 D、

Answer 1

【答案】（1）B C （2）B （3）0.91m/s2； 0.40m/s （4）C

【解析】

（1）探究加速度与拉力的关系实验时，要平衡摩擦力，平衡摩擦力时，要求小车在无动力的情况下平衡摩擦力，不需要挂任何东西．本实验的变量比较多，有加速度、力、质量等，因此为了探究它们之间关系，采用了控制变量法；操作过程是先接通打点计时器的电源，再放开小车；
（2）实验时要求小车质量M要远远大于砂及砂桶的质量m，根据这个要求做出选择即可．
（3）根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上C点时小车的瞬时速度大小．

（4）若平衡摩擦力过大，则不加外力时小车就有加速度，由图像反应的信息进行判断；

（1）平衡摩擦力时，应不挂砝码及砝码盘，只让小车拖着穿过打点计时器的纸带在长木板上做匀速运动，选项A错误，B正确；每次改变小车质量时，小车的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力，选项C正确；实验时，应先接通电源，再释放小车，选项D错误；故选BC.

（2）实验时要求小车质量M要远远大于砂及砂桶的质量m，只有B中M与m相差最大，故选：B
（3）由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s，设A到B之间的距离为x1，以后各段分别为x2、x3、x4、x5、x6，根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小，得：x4-x1=3a1T2；x5-x2=3a2T2；x6-x3=3a3T2；为了更加准确的求解加速度，我们对三个加速度取平均值得：a=（a1+a2+a3）；即小车运动的加速度计算表达式为：a==m/s2=0.91m/s2
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上C点时小车的瞬时速度大小．
（4）把长木板的一端垫得过高，使得倾角偏大，会导致重力沿斜面向下的分力偏大，摩擦力偏小，而且重力沿斜面向下的分力大于摩擦力，这样在没有绳子的拉力作用下，小车就会产生加速度．故选C．