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【题目】某研究性学习小组分别用如下图所示的装置进行以下实验:

(1)“探究加速度与合外力的关系装置中,小车质量为M,砂桶和砂子的总质量为m,通过改变m来改变小车所受的合外力大小,小车的加速度a可由打点计时器和纸带测出。现保持小车质量M不变,逐渐增大砂桶和砂的总质量m进行多次实验,得到多组aF(F为弹簧秤的示数)。

①为了减小实验误差,下列做法正确的是____

A.只需平衡小车的摩擦力

B.滑轮摩擦足够小,绳的质量要足够轻

C.砂桶和砂的总质量要远小于小车的质量

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.mg

D.F

③当砂桶和砂的总质量较大导致a较大时,图线______(填选项前的字母)。

A.逐渐偏向纵轴

B.逐渐偏向横轴

C.仍保持原方向不变

(2)下图为上述实验中打下的一条纸带,A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AB=2.0 cm、AC=8.0 cm、AD=18.0 cm、AE=32.0 cm,打点计时器的频率为50 Hz,则C点的速度为________ m/s,小车的加速度为________ m/s2。(保留2位有效数字)

【答案】B;D;C;0.8;4;

【解析】

(1) ①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;但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;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,同时平衡摩擦力时纸带应穿过打点计时器,故B正确,ACD错误。

故选:B.

②对小车分析,应有F=ma,解得:a=F,由于图线经过坐标原点,因此应作出a与F图像,纵轴为小车的加速度大小,横轴应为F,故ABC错误,D正确。

故选:D

③由于图象的斜率为k=1/M,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

(2)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,所以T=0.1s.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3点时小车的瞬时速度大小。

vC==0.8m/s,

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:

a=△x/T2=0.04/0.01=4m/s2

练习册系列答案
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