Question

【题目】某研究性学习小组分别用如图1所示的装置进行以下实验:“探究加速度与合外力的关系”装置中,小车质量为,沙桶和沙子的总质量为,通过改变改变小车所受的合外力大小,小车的加速度可由打点计时器和纸带测出.现保持小车质量不变,逐渐增大沙桶和沙的总质量进行多次实验,得到多组、值(为弹簧测力计的示数).

(1).为了减小实验误差,下列做法正确的是________

A.需平衡小车的摩擦力

B.砂桶和砂的总质量要远小于小车的质量

C.滑轮摩擦足够小,绳的质量要足够轻

D.先释放小车,后接通打点计时器的电源

(2).某同学根据实验数据画出了如图2所示的一条过坐标原点的倾斜直线,其中纵轴为小车的加速度大小,横轴应为_________

A. B. C. D.

(3).当沙桶和沙的总质量较大导致较大时,图线________

A.逐渐偏向纵轴

B.逐渐偏向横轴

C.仍保持原方向不变

(4).图3为上述实验中打下的一条纸带, 点为小车刚释放时打下的起始点,每两点间还有四个计时点未画出,测得、、、,打点计时器的频率为 ,小车的加速度为__________.

Answer 1

【答案】AC D C 4.0

【解析】

解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项。其中平衡摩擦力的原因以及做法在实验中应当清楚。对小车列出牛顿第二定律方程和平衡方程，解出加速度a的函数表达式，然后即可得出横轴坐标与斜率与什么物理量有关，从而得出结论。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.

（1）此实验需平衡小车的摩擦力，因滑轮摩擦和绳子的重力会影响示数，所以滑轮摩擦足够小，绳的质量要足够轻，实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作，以保证小车所受合外力恰好是绳子的拉力，选项AC正确；本实验中弹簧秤的示数即为绳子的拉力，不需要用砂和砂桶的总重力代替绳子拉力，所以不需要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量，选项B错误；实验时，若先放开小车，再接通打点计时器电源，由于小车运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于数据的采集和处理，故D错误。故选AC。
（2）对小车分析，应有F=Ma，解得：a=F，由于图线经过坐标原点，所以横轴应为F，故D正确。故选D
（3）由于图象的斜率为k=，所以增大沙和沙桶质量，k不变，仍保持原方向不变，所以C正确。故选C
（4）纸带上面每打一点的时间间隔是0.02s，且每两个记数点间还有四个计时点未画出，T=0.1s。连续相等时间内的位移差为△x=4cm=0.04m，根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可得：；