Question

5．①在利用打点计时器和小车来做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，下列说法中正确的是A
A．连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行
B．平衡摩擦力时，应先将砝码盘及砝码通过定滑轮拴在小车上
C．在改变小车中砝码质量后，需重新平衡摩擦
D．小车释放前应靠近打点计时器，且应先放小车再通电源

②若小车质量M=400g，改变托盘及砝码的m进行多次实验，以下m的取值合适的是C
A．m=5kg                               B．m=800g
C．m=40g                               D．m=400g
③图2为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为3.2 m/s²．（保留两位有效数字）

Answer 1

分析 ①探究加速度与力的关系实验时，需要平衡摩擦力，平衡摩擦力时，要求小车在无动力的情况下平衡摩擦力，不需要挂任何东西．平衡摩擦力时，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即：mgsinθ=μmgcosθ，可以约掉m，只需要平衡一次摩擦力．操作过程是先接通打点计时器的电源，再放开小车．小车的加速度应根据打出的纸带求出；
②只有当小车质量远大于砂桶和砂的总质量时，才可近似认为小车受到的拉力等于砂与砂桶的重力；
③做匀变速运动的物体在相邻的相等时间内的位移之差是定值，即△x=at²，据此求出校车的加速度．

解答 解：①A、连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行，故A正确；
B、在该实验中，我们认为绳子的拉力就等于小车所受的合外力，故在平衡摩擦力时，细绳的另一端不能悬挂装砝码的砝码盘，故B错误；
C、由于平衡摩擦力之后有Mgsinθ=μMgcosθ，故tanθ=μ．所以无论小车的质量是否改变，小车所受的滑动摩擦力都等于小车的重力沿斜面的分力，改变小车质量时不需要重新平衡摩擦力，故C错误；
D、小车释放前应靠近打点计时器，实验时，应先放开小车，再接通打点计时器电源，由于小车运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于数据的采集和处理，同时要求开始小车要靠近打点计时器，故D错误；故选A；
②只有当小车质量M远大于砂桶和砂的总质量m时，才可近似认为小车受到的拉力等于砂与砂桶的重力，已知：M=400g，托盘及砝码的m应选择C；
③交流电频率为50Hz，则打点的时间间隔0.02s，T=0.04s，
由匀变速直线运动的推论：△x=aT²可知，加速度：a=$\frac{DE-AB}{3{T}^{2}}$=$\frac{0.0772-0.0619}{3×0.0{4}^{2}}$≈3.2m/s²；
故答案为：①A；②C；③3.2．

点评 实验问题要掌握实验原理、注意事项和误差来源，及加速度的求法；注意拉力接近小车的合外力的条件：砂桶和砂的质量之和远小于小车的质量．