Question

【題目】某實驗小組利用如圖所示裝置“探究加速度與物體受力的關系”，已知小車的質量為M，單個鉤碼的質量為m，打點計時器所接的交流電源的頻率為50 Hz，動滑輪質量不計，實驗步驟如下：

①按圖所示安裝好實驗裝置，其中與定滑輪及彈簧測力計相連的細線豎直；

②調節長木板的傾角，輕推小車后，使小車能沿長木板向下勻速運動；

③掛上鉤碼，接通電源后，再放開小車，打出一條紙帶，由紙帶求出小車的加速度；

④改變鉤碼的數量，重復步驟③，求得小車在不同合力作用下的加速度。

根據上述實驗過程，回答以下問題：

(1)對于上述實驗，下列說法正確的是__________ (填選項前的字母)。

A．鉤碼的質量應遠小于小車的質量 B．實驗過程中鉤碼處于超重狀態

C．與小車相連的細線與長木板一定要平行 D．彈簧測力計的讀數應為鉤碼重力的一半

(2)實驗中打出的一條紙帶如圖所示，圖中兩鄰兩計數點間還有4個點未畫出，由該紙帶可求得小車的加速度a=__________m/s2(結果保留兩位有效數字)。

(3)若交流電的實際頻率大于50 Hz，則上述(2)中加速度a計算結果與實際值相比__________(選填“偏大”、“偏小”、“不變”)。

(4)由本實驗得到的數據作出小車的加速度a與彈簧測力計的示數F的關系圖像，與本實驗相符合的是__________。

(5)若實驗步驟②中，讓長木板水平放置，沒有做平衡摩擦力，其余實驗步驟不變且操作正確，讀出彈簧測力計的示數F，處理紙帶，得到滑塊運動的加速度a；改變鉤碼個數，重復實驗，以彈簧測力計的示數F為縱坐標，以加速度a為橫坐標，得到的圖象是縱軸截距為b的一條傾斜直線，如圖所示。已知小車的質量為M，重力加速度為g，忽略滑輪與繩之間的摩擦以及紙帶與限位孔之間的摩擦，則小車和長木板之間的動摩擦因數μ＝__________。

Answer 1

【答案】C 0.88 偏小 A

【解析】

(1)A.由圖示實驗裝置可知，測力計可以測出細線對小車的拉力，實驗不需要滿足砝碼的質量應遠小于小車的質量，故A錯誤；

B.實驗過程中砝碼向下加速運動，砝碼處于失重狀態，故B錯誤；

C.為使小車受到的拉力等于細線的拉力，應調節滑輪的高度使與小車相連的輕繩與長木板一定要平行，故C正確；

D.實驗過程中，砝碼向下加速運動，處于失重狀態，故彈簧測力計的讀數小于砝碼和砝碼盤總重力的一半，故D錯誤。

(2)由圖示紙帶可知，相鄰兩個計數點之間的時間間隔：t=5×0.02 s=0.1 s，由勻變速直線運動的推論△x=at2，利用逐差法，可得加速度：a=（s3+s4-s1-s2）/4T2=0.88 m/s2。

(3)若交流電的實際頻率大于50Hz，打點計時器打點的時間間隔小于0.02s，計數點間的時間間隔小于0.1s，計算加速度時所用時間t偏大，加速度的測量值小于真實值，即計算結果與實際值相比偏小。

(4)由圖中所示裝置及實驗步驟可知，已經平衡好摩擦力，小車受到的拉力F可以由彈簧測力計測出，小車的加速度a與彈簧測力計的示數F的關系應該是成正比，即為過原點的一條傾斜直線，由圖示可知，BCD錯誤A正確。

(5)滑塊受到的拉力FT為彈簧測力計示數F，即：FT＝F，滑塊受到的摩擦力為：f＝μMg，由牛頓第二定律可得：FT－f＝Ma，解得：F＝Ma＋μMg，由圖象所給信息可得圖象截距為：b＝μMg，解得：μ＝。