Question

20．實(shí)驗(yàn)小組利用圖1所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系．計(jì)時(shí)器接50Hz交流電．

（1）下列做法正確的是ADE．（填字母代號(hào)）
A．調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳�木塊的細(xì)繩與長(zhǎng)木板保持平行
B．在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動(dòng)摩擦力時(shí)，將裝有砝碼的砝碼桶通過(guò)定滑輪拴在木塊上
C．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開木塊再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源
D．通過(guò)增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時(shí)，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度
E．使砝砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于木塊和木塊上砝碼的總質(zhì)量．
（2）如圖2所示為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，紙帶中相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離已標(biāo)出，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出．由此可求得小車的加速度大小為0.54m/s²．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)，某同學(xué)由于疏忽，遺漏了平衡摩擦力這一步驟，他測(cè)量得到的a-F圖象，可能是圖3中的圖線丙．（選填“甲”“乙”或“丙”）
（4）甲、乙兩同學(xué)在同一實(shí)驗(yàn)室各取一套圖示裝置放在水平桌面上，木塊上均不放砝碼，在沒有平衡摩擦力的情況下研究加速度a與拉力F的關(guān)系，分別得到圖4中甲、乙兩條直線．設(shè)甲、乙用的木塊質(zhì)量分別為m_甲、m_乙，甲、乙用的木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為μ_甲、μ_乙，由圖可知，m_甲小于m_乙，μ_甲大于μ_乙．（填“大于”“小于”或“等于”）

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)要保證拉力等于小車受力的合力，要平衡摩擦力，細(xì)線與長(zhǎng)木板平行；
（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²，結(jié)合作差法，可以求出加速度的大小，從而即可求解
（3）如果沒有平衡摩擦力的話，就會(huì)出現(xiàn)當(dāng)有拉力時(shí)，物體不動(dòng)的情況．
（4）a-F圖象的斜率表示加速度的倒數(shù)；求解出加速度與拉力F的表達(dá)式后結(jié)合圖象分析得到動(dòng)摩擦因素情況．

解答 解：（1）A、調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳�木塊的細(xì)繩與長(zhǎng)木板保持平行，否則拉力不會(huì)等于合力，故A正確；
B、在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動(dòng)摩擦力時(shí)，不應(yīng)懸掛“重物”，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；  
C、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要“早來(lái)晚走”即實(shí)驗(yàn)開始時(shí)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源待其平穩(wěn)工作后再釋放木塊，而當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)應(yīng)先控制木塊停下再停止打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤； 
D、平衡摩擦力后，有mgsinθ=μmgcosθ，即μ=tanθ，與質(zhì)量無(wú)關(guān)，故通過(guò)增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時(shí)，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度，故D正確；
E、要使小車受到的拉力近似等于砝碼及桶的重力，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)使砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于木塊和木塊上砝碼的總質(zhì)量，故E正確
故選：ADE；
（2）由于每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒有畫出，所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1s，
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²，運(yùn)用逐差法，
則加速度的大小，得：a=$\frac{{x}_{4}^{\;}+{x}_{5}^{\;}+{x}_{6}^{\;}-{x}_{1}^{\;}-{x}_{2}^{\;}-{x}_{3}^{\;}}{9{T}_{\;}^{2}}$=$\frac{2.88cm+3.79cm+3.87cm-1.40cm-1.90cm-2.38cm}{9×（0.1s）_{\;}^{2}}$=54cm/s²=0.54m/s²
（3）遺漏了平衡摩擦力這一步驟，就會(huì)出現(xiàn)當(dāng)有拉力時(shí)，物體不動(dòng)的情況．故圖線為丙．
（4）當(dāng)沒有平衡摩擦力時(shí)有：F-f=ma，故a=$\frac{1}{m}$F-μg，即圖線斜率為$\frac{1}{m}$，縱軸截距的大小為μg．
觀察圖線可知m_甲小于m_乙，μ_甲大于μ_乙；
故答案為：（1）ADE； （2）0.54；（3）丙；（4）小于，大于．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考察“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)，要明確實(shí)驗(yàn)原理，特別是要明確系統(tǒng)誤差的來(lái)源，知道減小系統(tǒng)誤差的方法．