Question

5．某同學利用學校現有傳感器組裝成如圖甲所示裝置圖，用以研究外力與加速度的關系．將力傳感器安裝在置于光滑水平軌道的小車上，通過細繩繞過光滑定滑輪懸掛鉤碼．開始實驗后，依次按照如下步驟操作：
①同時打開力傳感器、位移傳感器和速度傳感器；
②釋放小車；
③關閉傳感器，根據F-x，v-x圖象記錄下繩子拉力F和小車加速度a；
④重復上述步驟．

（1）某次釋放小車后得到的F-x，v-x圖象如圖所示．根據圖象，此次操作應記錄下的外力F大小為0.82N，加速度a為1m/s²．
（2）利用上述器材和過程得到多組數據數據作出a-F圖象，為一直線，則B
A、理論上直線斜率應等于小車和鉤碼總重量的倒數
B、直線不過原點可能是因為軌道沒有調整到水平
C、如果小車受到來自水平軌道的恒定阻力，直線斜率會變小
D、若實驗中鉤碼質量較大，圖象可能會呈現一條曲線．

Answer 1

分析 （1）了解該實驗裝置，知道實驗過程中小車的運動情況．根據F-t，v-x圖象求出F大小和a的大小．
（2）求出a-F圖象的函數表達式，根據a-F圖象知道理論上直線斜率應等于小車質量的倒數，根據牛頓第二定律分析小車受到自水平軌道的恒定阻力時，斜率的變化情況，鉤碼質量較大，不影響力傳感器測量繩子對小車的拉力．

解答 解：（1）由圖示圖象可知，小車開始沒有運動時，力傳感器上顯示的是鉤碼的重，加速運動后繩的拉力小于鉤碼的重；
當0.20 s時小車開始運動，由圖象圖象可知，記錄下的外力F大小為0.82N；
由v-x圖象可知，小車位移為：x=1.20-0.20=1.00m內，小車的速度由0m/s變為1.414m/s，
小車做初速度為零的勻加速直線運動，由勻變速直線運動的速度位移公式得，加速度為：a=$\frac{{v}^{2}}{2x}$=$\frac{1.41{4}^{2}}{2×1}$≈1m/s²；
（2）A、由牛頓第二定律得，加速度為：a=$\frac{1}{m}$F，a-F圖象的斜率k=$\frac{1}{m}$，即理論上直線斜率應等于小車質量的倒數，故A錯誤．
B、直線不過原點可能是因為軌道沒有調整到水平，重力沿軌道方向有分力，故B正確．
C、如果小車受到來自水平軌道的恒定阻力，那么a=$\frac{1}{m}$F-$\frac{f}{m}$，f為阻力，那么a-F圖象知道直線斜率不變，變的是圖形不過原點，故C錯誤．
D、若實驗中鉤碼質量較大，不影響力傳感器測量繩子對小車的拉力，所以圖象仍然是直線，故D錯誤．
故選：B．
故答案為：（1）0.82，1；（2）B．

點評 本題考查了實驗數據處理、實驗現象分析等能為他，分析清楚圖示圖象、知道實驗原理與實驗注意事項即可解題；解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數據處理以及注意事項．通過作圖法研究兩個變量之間的關系是物理里常用的一種手段，只有直線圖形可以清楚地說明兩變量之間的關系．