题目内容
【题目】在探究加速度与力、质量的关系实验中,将一端带有滑轮的长木板放在水平桌面上,小车通过轻细绳跨过定滑轮与小砂桶连接,小车与纸带相连,打点计时器所用交流电的频率为f=50Hz,平衡摩擦力后,在保持实验小车质量不变的情况下,打开电源,释放小车,根据纸带得到小车运动的加速度为a;多次改变砂桶和沙子的总质量m,根据纸带计算出对应的加速度。
(1)在验证“质量一定,加速度a与合外力F的关系”时,某学生根据实验数据作出了如图乙所示的a—F图象,其中图线不过原点并在末端发生了弯曲现象,产生这两种现象的原因可能有____________。
A.木板右端垫起的高度过大
B.木板右端垫起的高度过小
C.砂桶和沙子的总质量m远小于小车和砝码的总质量M
D.砂桶和沙子的总质量m未远小于小车和砝码的总质量M
(2)实验过程中打出的一条理想纸带如图丙所示,图中O、A、B、C、D、E、F为相邻的计数点,相邻两计数点间还有4个打出的点未画出,则小车运动的加速度a=__________。(结果保留3位有效数字)
(3)小车质量M一定,改变砂桶中沙子的质量,砂桶和沙子的总质量为m,根据实验数据描绘出的小车加速度a与砂桶和沙子的总质量m之间的关系图象如图丁所示,则小车的质量M=________kg。(g取)
【答案】AD 2.00 0.5
【解析】
(1)[1]图线不过原点且力为零时小车加速度不为零;所以木板右端垫起的高度过大(即平衡摩擦力过度),图线末端发生了弯曲现象,是因为当砂桶和沙子的总质量m未远小于小车和砝码的总质量M后,故AD正确,BC错误;
故选AD。
(2)[2]相邻两计数点间还有4个点未画出,则两计数点间时间间隔为T=0.1s,根据△x=aT2,运用逐差法得,小车运动的加速度为:
(3)[3]设绳子拉力为T,对砂桶和沙子受力分析,由牛顿第二定律可得:
对小车和砝码受力分析,由牛顿第二定律可得:
联立解得:
整理得:
由关系图像可得:
解得:
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