Question

【题目】某实验小组为探究加速度与力之间的关系设计了如图(a)所示的实验装置，用钩码所受重力作为小车所受的拉力，用DIS(数字化信息系统)测小车的加速度．通过改变钩码的数量，多次重复测量，可得小车运动的加速度a和所受拉力F的关系图象．他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条a－F图线，如图(b)所示．

图(a)　　　　　　　　 图(b)

(1)图线________是在轨道水平的情况下得到的(选填“Ⅰ”或“Ⅱ”)

(2)小车和位移传感器发射部分的总质量为______kg，小车在水平轨道上运动时受到的摩擦力大小为______N.

(3)某同学用小车做“研究匀变速直线运动”实验时，从打下的若干纸带中选出了如图所示的一条(每两点间还有4个点没有画出来)，如图所示，纸带上的数字为相邻两个计数点间的距离．打点计时器的电源频率为50 Hz.

该小车做匀变速直线运动的加速度a＝________m/s2，与纸带上D点相对应的瞬时速度v＝______m/s(答案均要求保留3位有效数字)．

Answer 1

【答案】Ⅱ 1kg 1N 1.93m/s2 1.19

【解析】

试题（1）游标卡尺主尺读数为52mm，游标尺读数为7×0.05mm=0.35mm，所以测量值为52.35mm；螺旋测微器主轴读数为1.5mm，螺旋读数为49.0×0.01mm，所以测量值为1.5+0.490mm=1.990mm；

（2）①轨道水平时，小车在运动过程中受摩擦力的作用，故当拉力较小时，小车不动，加速度为零，即图像应与F轴正半轴相交，所以是图像Ⅱ；②根据牛顿第二定律知，a-F图像的斜率等于质量的倒数，由图可得小车和位移传感器发射部分的总质量为1kg；当拉力F等于1N时小车开始运动，故小车在水平轨道上运动时受到的摩擦力大小为1N；（3）根据逐差法，其中T=0.01s，代入数据可得加速度a=1.93 m/s2；根据匀变速直线运动的规律，解得v=1.19 m/s