Question

【題目】如圖甲所示的實驗裝置可以用來探究加速度與力的關系。實驗中用到了位移傳感器,發射器放在運動的小車上，接收器與計算機相連,即可通過計算機得到小車加速度的具體數值。實驗中通過增加鉤碼的數量,進行多次測量,可得小車運動的加速度和鉤碼重力F的關系圖像,如圖乙所示。

(1)圖像不過原點,表明實驗之前缺少的一個必要操作是______________.

(2)由圖像可以計算出小車與木板間的動摩擦因素_______(最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)(g取).

(3)隨著所掛鉤碼數量增加,拉力F越來越大,圖線不斷延伸,后半段將要發生彎曲,請預測圖線將向_________(填“橫軸”或“縱軸”)一側彎曲.

(4)為使實驗圖線能不出現(3)中的問題,下列操作可行的是__________.

A.將鉤碼全部置于小車內,取用鉤碼改變細繩拉力時,保持鉤碼總數一定

B.在改變鉤碼數量時同時用木塊墊高長木板的右端,使小車獲得更大的加速度

C.選用質量更小的小車,使小車能夠平穩的加速,同時減小摩擦力帶來的影響

D.換用動摩擦因數更小的木板,使小車所受拉力更接近小車的合外力

Answer 1

【答案】平衡摩擦力 0.1 橫軸 A

【解析】

（1）實驗前要平衡摩擦力，如果不平衡摩擦力，a-F圖象在F軸上將有截距；

（2）應用牛頓第二定律求出圖象的函數表達式，然后根據圖象的函數表達式求出質量與動摩擦因數；

（3）隨砝碼質量增加，滑塊受到的拉力明顯小于鉤碼的重力，圖線將向F軸彎曲。

（1）a-F圖象在F軸上將有截距，不過原點，所以在實驗前需要將軌道右端適當墊高，用來平衡摩擦力；

（2）由牛頓第二定律可知：，得，結合圖像，即，解的；

（3）隨著所掛砝碼數量增加，拉力F越來越大，滑塊受到的拉力明顯小于砝碼的重力，a-F圖象中圖線不斷延伸，后半段將會發生彎曲，圖線將向橫軸彎曲；

（4）軌道是光滑或粗糙并不會使圖像彎曲，設軌道光滑，設鉤碼的質量為，小車質量為，以小車為研究對象得：，以鉤碼為研究對象：，聯立得：，則加速度，若時，繩子拉力已經近似等于鉤碼的重力，即，所以實驗中，若將鉤碼全部置于小車內，取用鉤碼改變細繩拉力時，保持鉤碼總數一定，即一定，圖像就不出現彎曲。故選A。

故本題的答案為：（1）平衡摩擦力 （2）0.1 （3）橫軸 （4）A。