Question

如下圖所示為“探究加速度與物體受力和質量的關系”實驗裝置圖．圖中A為小車，B為裝有砝碼的小盤，C為一端帶有定滑輪的長木板，小車通過紙帶與電火花打點計時器相連，計時器接50Hz交流電．小車的質量為m₁，小盤（及砝碼）的質量為m₂．

（1）下列說法正確的是_______。

A．為平衡小車與水平木板之間摩擦力，應將木板不帶滑輪的一端適當墊高，在掛小盤（及砝碼）的情況下使小車恰好做勻速運動

B．每次改變小車質量時，應重新平衡摩擦力

C．本實驗中要滿足m₂應遠小于m₁的條件

D．在用圖像探究加速度與質量關系時，應作圖像

（2）實驗中，得到一條打點的紙帶，如右圖所示，已知相鄰計數點間的時間間隔為T，且間距x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆已量出，則計算小車加速度的表達式為a=                     ；

（3）某同學在平衡好摩擦力后，保持小車質量不變的情況下，通過多次改變砝碼重力，作出小車加速度a與砝碼重力F的圖象如右圖所示，若牛頓第二定律成立，重力加速度g=10m/s²，則小車的質量為______kg，小盤的質量為______kg。(二個結果都保留兩位有效數字)

（4）如果砝碼的重力越來越大時，小車的加速度不能無限制地增加，會趨近于某一極限值，此極限值為_____ m/s²。

 

Answer 1

【答案】

（1）  C ；（2）；(3)  2.0或2.1 ； 0.060-0.063之間都對 ；（4） 10  

【解析】

試題分析：（1）“探究加速度與物體受力和質量的關系”實驗中，為了消除摩擦力的影響，通過重力沿斜面向下的分力來平衡摩擦力，故將木板帶滑輪的一端墊高，故A錯誤；因摩擦因數不變，改變小車質量后，無需重新平衡摩擦力，故B錯誤；本實驗中繩子的拉力為小車提供加速度，整體分析有： ，設繩子拉力為T，分析砝碼受力有：，解得拉力，由此可知，只有當m₁遠大于m₂時，繩子的拉力才近似等于盤和砝碼的總重力，故C正確；由牛頓第二定律可知，本實驗應做圖像，故D錯誤；

（2）根據勻變速直線運動公式可得逐差公式，故在本題中有，故有a=

（3）根據牛頓第二定律可知故有，即圖像斜率表示小車質量的倒數，取點代入數據可得kg=2.0kg，同理計算縱截距求得小盤質量kg。

（4）當砝碼質量不斷增大時，對系統整體分析，根據牛頓第二定律可知，小車加速度，由數學知識取極限可知當越來越大時=10m/s²。

考點：“探究加速度與物體受力和質量的關系”實驗