题目内容
【题目】如图甲所示是研究小车加速度与力关系的实验装置,木板置于水平桌面上,一端系有砂桶的细绳通过滑轮与拉力传感器相连,拉力传感器可显示所受的拉力大小F,改变桶中砂的质量多次实验。完成下列问题:
(1)实验中需要______
A.测量砂和砂桶的总质量 B.保持细绳与木板平行
C.保持小车的质量不变 D.满足砂和砂桶的总质量远小于小车的质量
(2)实验中得到一条纸带,相邻计数点间有四个点未标出,各计数点到A点的距离如图乙所示。电源的频率为50Hz,则小车的加速度大小为______m/s2
(3)实验中描绘出a-F图像如图丙所示,图像不过坐标原点的原因是_____
【答案】BC 1.48 平衡摩擦力过度
【解析】
根据实验的原理以及操作中的注意事项确定正确的操作步骤。根据匀变速直线运动的推论公式Δx=aT2可以求出小车运动的加速度的大小；实验时应平衡摩擦力，没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，a-F图像在F轴上有截距；平衡摩擦力过度，在a-F图像的a轴上有截距。
（1）绳子的拉力可以通过拉力传感器测出，不需要用天平测出砂和砂桶的质量，A项错误；为了使细绳对小车的拉力等于小车所受的合外力，需要平衡摩擦力，平衡摩擦力时应当将穿过打点计时器的纸带连在小车上，调整木板的倾斜度，让小车拖着纸带做匀速直线运动，同时要调整木板上滑轮的高度使细绳与木板平行，B项正确；本实验采用的是控制变量法，要研究小车加速度与力的关系，必须保持小车的质量不变，C项正确；实验中拉力通过拉力传感器测出，不需要满足砂和砂桶的质量远小于小车的质量，D项错误；故选BC。
（2）已知打点计时器电源频率为50Hz，则纸带上相邻计数点间的时间间隔为T=5×0.02s=0.1s,根据Δx=aT2可得:xCE-xAC=a(2T)2，小车运动的加速度为a=
=
×10-2 m/s2=1.48 m/s2。
（3）由图像可知，a-F图像在a轴上有截距，这是由于平衡摩擦力过度造成的。即在实际操作中，平衡摩擦力时斜面倾角过大，即平衡摩擦力过度。
