Question

某實驗小組設計了如圖（a）所示的實驗裝置，用鉤碼所受重力作為小車所受的拉力，用DIS測小車的加速度。通過改變鉤碼的數量，多次重復測量，可得小車運動的加速度a和所受拉力F的關系圖象。他們在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了實驗，得到了兩條a-F圖線，如圖（b）所示。

（1）圖線_   _是在軌道右側抬高成為斜面情況下得到的；（選填“①”或“②”）
（2）隨著鉤碼的數量增大到一定程度時圖（b）中的圖線明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是所掛鉤碼的總質量太大，為消除此誤差可采取的簡便且有效的措施是 _   _

A．調整軌道的傾角，在未掛鉤碼時使小車能在軌道上長時間緩慢運動（即將小車與傳感器發射部分的重力沿軌道方向的分力恰與其所受摩擦力平衡）

B．在增加鉤碼數量進行實驗的同時在小車上增加砝碼，使鉤碼的總質量始終遠小于小車與傳感器發射部分的總質量

C．在鉤碼與細繩之間放置一力傳感器，直接得到小車運動的加速度a和力傳感器讀數F的關系圖象

D．更換實驗中使用的鉤碼規格，采用質量較小的鉤碼進行上述實驗

（3）小車和位移傳感器發射部分的總質量為_   _kg；小車在水平軌道上運動時受到的摩擦力大小為_   __N。

Answer 1

（1）①；（2）C；（3）0.5；1

試題分析:（1）由圖象可知，當F=0時，a≠0．也就是說當繩子上沒有拉力時小車就有加速度，該同學實驗操作中平衡摩擦力過大，即傾角過大，平衡摩擦力時木板的右端墊得過高．所以圖線①是在軌道右側抬高成為斜面情況下得到的．
（2）隨著鉤碼的數量增大到一定程度時圖（b）的圖線明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是所掛鉤碼的總質量太大，而我們把用鉤碼所受重力作為小車所受的拉力，所以消除此誤差可采取的簡便且有效的措施應該測量出小車所受的拉力，即在鉤碼與細繩之間放置一力傳感器，得到力F的數值，在作出小車運動的加速度a和力傳感器讀數F的關系圖象，故選C．
（3）根據F=ma得a-F圖象的斜率k=，由a-F圖象得圖象斜率k=2，所以m=0.5kg．由a-F圖象②得，當F=1N時，物體即將要滑動，即最大靜摩擦力等于1N