Question

【題目】如圖甲所示是研究小車加速度與力關系的實驗裝置．木板置于水平桌面上，一端系有砂桶的細繩通過滑輪與拉力傳感器相連，拉力傳感器可顯示所受的拉力大小，改變桶中砂的質量多次實驗．完成下列問題：

①實驗中需要_____．

A．測量砂和砂桶的總質量

B．保持細線與長木板平行

C．保持小車的質量不變

D．滿足砂和砂桶的總質量遠小于小車的質量

②實驗中得到一條紙帶，相鄰計數點間有四個點未標出，各計數點到點的距離如圖乙所示．電源的頻率為50HZ，則打點時小車速度大小為___m/s，小車的加速度大小為_____m/s2．（均保留三位有效數字）

③實驗中描繪出圖象如圖丙所示，圖象不過坐標原點的原因是_____________．

Answer 1

【答案】BC 0.416 1.48 平衡摩擦力過度

【解析】

(1)根據實驗的原理以及操作中的注意事項確定正確的操作步驟；

(2)根據勻變速直線運動的推論公式△x=aT2可以求出小車運動的加速度的大小，根據勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上B點時小車的瞬時速度大小；

(3)實驗時應平衡摩擦力，沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，a-F圖象在F軸上有截距；平衡摩擦力過度，在a-F圖象的a軸上有截距。

(1) A項：繩子的拉力可以通過拉力傳感器測出，不需要用天平測出砂和砂桶的質量，故A錯誤；

B項：為了使細線對小車的拉力等于小車所受的合外力，需要平衡摩擦力，平衡摩擦力時應當將穿過打點計時器的紙帶連在小車上，調整長木板的傾斜度，讓小車拖著紙帶做勻速直線運動，同時要調整長木板上滑輪的高度使細線與長木板平行，故B正確；

C項：本實驗采用的是控制變量法，要研究小車加速度與力關系，必須保持小車的質量不變，故C正確；

D項：實驗中拉力通過拉力傳感器測出，不需要滿足砂和砂桶的質量遠小于小車的質量，故D錯誤。

故選：BC。

(2) 已知打點計時器電源頻率為50Hz，則紙帶上相鄰計數點間的時間間隔為：

T=5×0.02s=0.1s。

B點對應的速度為：

根據△x=aT2可得：xCE-xAC=a（2T）2，代入數據解得：；

(30由圖象可知，a-F圖象在a軸上有截距，這是由于平衡摩擦力過度造成的。即在實際操作中，平衡摩擦力時斜面傾角過大，即平衡摩擦力過度。