Question

20．如圖1所示為實驗室常用的力學實驗裝置．
（1）關于該裝置，下列說法正確的是CD．
A．利用該裝置做研究勻變速直線運動的實驗時，需要平衡小車和木板間的摩擦力
B．利用該裝置探究小車的加速度與質量關系時，每次改變小車的質量后必須重新平衡小車與木板間的摩擦力
C．利用該裝置探究功與速度變化關系實驗時，可以將木板帶有打點計時器的一端適當墊高，目的是消除摩擦力對實驗的影響
D．將小車換成滑塊，可以利用該裝置測定滑塊與木板間的動摩擦因數，且不需要滿足滑塊的質量遠大于鉤碼的質量
（2）某學生使用該裝置做“研究勻變速直線運動”的實驗時，得到一條點跡清晰的紙帶如圖2所示，已知圖中所標的相鄰兩個計數點之間還有四個點未畫出，計時器所用交流電周期為T，則利用此紙帶得到小車的加速度的表達式為$a=\frac{{x}_{5}^{\;}-{x}_{2}^{\;}}{75{T}_{\;}^{2}}$．（用x₂、x₅、T來表示）

Answer 1

分析 （1）利用圖示小車紙帶裝置可以完成很多實驗，在研究勻變速直線運動時不需要平衡摩擦力，在探究“小車的加速度與質量的關系”和探究“功與速度變化的關系”實驗時，需要平衡摩擦力；
（2）根據勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小．

解答 解：（1）A、用此裝置“研究勻變速直線運動”時，不需要平衡摩擦力，只要物體做勻變速直線運動即可，故A錯誤．
B、用此裝置“探究加速度a與力F的關系”時，改變砝碼和砝碼盤的質量時，不需要重新平衡摩擦力，故B錯誤．
C、探究“功與速度變化的關系”實驗時，需要平衡摩擦力，方法是將木板帶打點計時器的一端適當墊高，這樣做的目的是利用小車重力沿斜面分力補償小車運動中所受阻力的影響，從而小車受到的合力即為繩子的拉力，故C正確．
D、將小車換成滑塊，再利用該裝置測定滑塊與木板間的動摩擦因數時，不需要用鉤碼的重力代替繩子的拉力，所以不需要滿足滑塊的質量遠大于鉤碼的質量，故D正確；
故選：CD
（2）相鄰兩個記數點之間還有四個打出點，因此相鄰兩個計數點間的時間間隔為t=5T，
根據作差法得：${x}_{5}^{\;}-{x}_{2}^{\;}=3a{t}_{\;}^{2}$
解得：a=$\frac{{x}_{5}^{\;}-{x}_{2}^{\;}}{3{t}_{\;}^{2}}=\frac{{x}_{5}^{\;}-{x}_{2}^{\;}}{3×（5T）_{\;}^{2}}=\frac{{x}_{5}^{\;}-{x}_{2}^{\;}}{75{T}_{\;}^{2}}$
故答案為：（1）CD；（2）$a=\frac{{x}_{5}^{\;}-{x}_{2}^{\;}}{75{T}_{\;}^{2}}$

點評 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，然后熟練應用物理規律來解決實驗問題，難度不大，屬于基礎題．