Question

8．如图1所示为“探究加速度与物体受力及质量的关系”的实验装置图．图中A为小车，B为装有砝码的托盘，C为一端带有定滑轮的长木板，小车后面所拖的纸带穿过电火花打点计时器，打点计时器接50HZ交流电．小车的质量为m₁，托盘及砝码的质量为m₂．

（1）下列说法正确的是CD．
A．长木板C必须保持水平
B．实验时应先释放小车后接通电源
C．实验中m₂应远小于m₁
D．作a-$\frac{1}{{m}_{1}}$图象便于行出加速度与质量关系
（2）实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他测量得到的a-F图象，可能是图2中的图线丙．（选填“甲、乙、丙”）
（3）从实验中挑选一条点迹清晰的纸带，每5个点取一个计数点，用刻度尺测量计数点间的距离如图3所示．已知打点计时器所用电源的频率为50Hz．
从图3中所给的刻度尺上读出A、B两点间的距离s₁=0.70cm；该小车的加速度a=0.20m/s²．（计算结果保留二位有效数字），实验中纸带的左（填“左”或“右”）端与小车相连接．

Answer 1

分析 （1）根据实验原理和具体实验步骤可判定各个选项；
（2）没有平衡摩擦力时，当存在一定的力时首先平衡摩擦力，之后才产生加速度；
（3）刻度尺的最小分度是1mm，读数时准确值加估计值．若纸带做匀变速直线运动，由纸带上的计数点间距，利用匀变速直线运动推论△s=aT²，其中，T=5×0.02s=0.1s，求解加速度．

解答 解：（1）A、实验中要平衡摩擦力，长木板的一端要垫高，故A错误；
B、为节省纸带增加小车运行时间先接通电源后松小车，故B错误；
C、以托盘作为研究对象有mg-T=ma
以小车作为研究对象有T=Ma
联立以上两式可得：$T=\frac{Mmg}{M+m}$
要使绳子拉力等于钩码的重力，即T=mg，故$\frac{m}{M}$≈0，则有M＞＞m即实验中m₂应远小于m₁，故C正确；
D、如果作出a-M图象，却难以根据图象确定a与M是否是成反比，所以我们可以作出a-$\frac{1}{m}$的图象，只要a-$\frac{1}{m}$的图象是正比例函数图象就证明了a与M成反比例关系，故D正确；
故选：CD
（2）没用平衡摩擦力，则当施加一定力时，首先平衡摩擦力后才会产生加速度，通过图象知，当力F不为零时，加速度为零，故丙图对；
（3）刻度尺的最小分度是1mm，从图3中所给的刻度尺上读出A、B两点间的距离s₁=0.70cm；
每5个点取一个计数点，则时间间隔为T=0.1s，
根据△x=aT²解得：a=$\frac{0.0090-0.0070}{0.01}$=0.20m/s²．
根据纸带可知，从左往右相等时间内的位移逐渐增大，则纸带的左端与小车相连接．
故答案为：（1）CD；（2）丙；（3）0.70；0.20；左

点评 掌握好实验的步骤及实验的原理很重要，对实验的注意事项及数据的处理也要做到明确和理解，知道为什么要平衡摩擦力，还要知道如何平衡摩擦力．