Question

【題目】在探究物體的加速度與物體所受外力、物體質量間的關系時，采用如圖所示的實驗裝置，小車以及車中的砝碼質量用M表示，盤以及盤中的砝碼質量用m表示。

（1）實驗過程中，電火花計時器接在頻率為f=50Hz的交流電源上，調整定滑輪高度，使細線與長木板平行。

（2）若已平衡好摩擦，在小車做勻加速直線運動過程中，繩子拉力=________，當M與m的大小關系滿足_______時，才可以認為繩子對小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力。

（3）某小組同學先保持盤及盤中的砝碼質量m一定來做實驗，其具體操作步驟如下，以下做法正確的是___________。

A．平衡摩擦力時，應將盤及盤中的砝碼用細繩通過定滑輪系在小車上

B．每次改變小車的質量時，需要重新平衡摩擦力

C．實驗時，先接通打點計時器的電源，再放開小車

D．用天平測出m以及M，小車運動的加速度可直接用公式求出

（4）某小組同學保持小車以及車中的砝碼質量M一定，探究加速度a與所受外力F的關系時，由于他們操作不當，這組同學得到的a-F關系圖像如圖所示，①圖線不過原點的原因是__________；②圖線上端彎曲的原因是__________________。

（5）某小組在操作完全正確且滿足（2）中質量關系的情況下，下圖為實驗時小車在長木板上帶動紙帶運動打出的一條紙帶的一部分，0、1、2、3、4、5、6為計數點，相鄰計數點間還有4個打點未畫出。從紙帶上測出，、、。則小車加速度大小a=________（保留三位有效數字）

（6）（5）中實驗小組用所得數據探究動能定理，測得上圖紙帶計數點1、5間距離為x，該小組最終要驗證的數學表達式為____________。（用m、M、f，x、、以及重力加速度g表示）

Answer 1

【答案】（2）M>>m（3）C （4）①沒平衡摩擦力；②不滿足M>>m（5）1．30

（6）

【解析】試題分析：（2）設小車的質量為M，砝碼盤總質量為m，將兩者看做一個整體，對整體有，對小車有，聯立可得，只有當時，

（3）平衡摩擦力時，不能將及盤中的砝碼用細繩通過定滑輪系在小車上，故A錯誤；平衡摩擦力時應用，則只需滿足，與質量無關，改變小車質量時，不需要重新平衡摩擦力，故B錯誤；實驗時，先接通電源，再釋放小車，故C正確；小車運動的加速度通過紙帶求出，不能通過求出，故D錯誤．

（4）當F≠0時，a=0．也就是說當繩子上有拉力時小車的加速度還為0，說明小車的摩擦力與繩子的拉力抵消呢．該組同學實驗操作中遺漏了平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；

而后者：隨著F的增大，即砂和砂桶質量的增大，不在滿足砂和砂桶遠小于小車的質量，因此曲線上部出現彎曲現象．

（5）由于相鄰兩計數點間還有4個點未畫出，所以相鄰的計數點間的時間間隔．

根據勻變速直線運動的推論公式得，解得：．

（6）重力做功，計數點1時的速度為，5點的速度為，增加的動能為，聯立可得