Question

18．用圖甲所示裝置“探究小車加速度與力、質量的關系”．請思考并完成相關內容：

（1）實驗時，為平衡摩擦力，以下操作正確的是BC
A．平衡摩擦力時，應將空沙桶用細線跨過定滑輪系在小車上，讓細線與長木板平行
B．平衡摩擦力時，應將紙帶連接在小車上并穿過打點計時器
C．每次改變小車質量時，不需要重新平衡摩擦力
D．實驗時，應先釋放小車，再接通電源
（2）圖乙是實驗得到的一條紙帶，已知相鄰兩計數點間還有四個計時點未畫出，打點計時器所用電源頻率為50H_Z，由此求出小車的加速度a=0.906m/s²（計算結果保留三位有效數字）
（3）一組同學在保持木板水平時，研究小車質量一定的情況下加速度a與合外力F的關系，得到如圖丙中 ①所示的圖線，則小車運動時受到的摩擦力f=0.08N；小車的質量M=0.16kg．若該組同學正確完成了（1）問中的步驟，得到的a-F圖線應該是圖丙中的③（填“②”“③”或“④”）

Answer 1

分析 （1）平衡摩擦力時應取下砂桶，調整木板右端高度，輕推小車，小車能夠沿木板做勻速直線運動即可；實驗過程中改變小車質量時不需要重新平衡摩擦力．
（2）根據連續相等時間內的位移之差是一恒量，運用逐差法求出小車的加速度．
（3）根據圖線的橫軸截距求出小車運動時受到的摩擦力大小，結合圖線的斜率求出小車質量．平衡摩擦力后，抓住圖線斜率不變，a與F成正比確定正確的圖線．

解答 解：（1）A、平衡摩擦力時，不掛沙桶，將紙帶連接在小車上并穿過打點計時器，調節滑輪高度使細線與木板平行，將木板不帶定滑輪的一端適當墊高，輕推小車，使小車做勻速直線運動，故A錯誤，B正確；
C、實驗前平衡摩擦力后，在實驗過程中每次改變小車質量時，不需要重新平衡摩擦力，故C正確；
D、為充分利用紙帶，實驗時應先接通電源，再釋放小車，故D錯誤；故選BC；
（2）相鄰兩計數點間還有四個計時點未畫出，計數點間的時間間隔：t=0.02×5=0.1s，
根據勻變速直線運動的推論△x=at²可知，小車的加速度：a=$\frac{CE-AB+EF-BC+FG-CD}{9{t}^{2}}$=$\frac{0.0537-0.0267+0.0628-0.0357+0.0720-0.0446}{9×0．{1}^{2}}$≈0.906m/s²．
（3）根據圖①知，當F=0.10N時，小車才開始運動，可知小車運動時受到的摩擦力f=0.08N，
由牛頓第二定律得：a=$\frac{1}{M}$F，a-F圖線的斜率：k=$\frac{1}{M}$=$\frac{0.50}{0.08}$=6.25，小車的質量：M=0.16kg；
平衡摩擦力后，a與F成正比，圖線的斜率不變，由圖示圖象可知，故正確圖線為③．
故答案為：（1）BC；（2）0.906；（3）0.08；0.16；③．

點評 本題考查了實驗注意事項、實驗數據處理等問題，解決本題的關鍵掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時速度和加速度，以及知道a-F圖線斜率和截距表示的含義，難度中等．