题目内容
【题目】某实验小组利用如图所示装置“探究加速度与物体受力的关系”,已知小车的质量为M,单个钩码的质量为m,打点计时器所接的交流电源的频率为50 Hz,动滑轮质量不计,实验步骤如下:
①按图所示安装好实验装置,其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直;
②调节长木板的倾角,轻推小车后,使小车能沿长木板向下匀速运动;
③挂上钩码,接通电源后,再放开小车,打出一条纸带,由纸带求出小车的加速度,读出弹簧测力计的示数;
④改变钩码的数量,重复步骤③,求得小车在不同拉力作用下的加速度。
根据上述实验过程,回答以下问题:
(1)对于上述实验,下列说法不正确的是________ (填选项前的字母)。
A.钩码的质量应远小于小车的质量 B.步骤②是平衡摩擦力的操作
C.与小车相连的细线与长木板一定要平行 D.不需要记录所挂钩码的质量
(2)实验中打出的一条纸带如图所示,图中相邻两计数点间还有4个点未画出,由该纸带可求得小车在B点的瞬时速度是=_______m/s,小车的加速度
=________m/s2(结果保留两位有效数字)。
(3)若交流电的实际频率大于50 Hz,则上述(2)中加速度a计算结果与实际值相比____(选填“偏大”、“偏小”、“不变”)。
(4)由本实验得到的数据作出小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系图像,与本实验相符合的是________。
(5) 若实验步骤②中,让长木板水平放置,没有做平衡摩擦力,其余实验步骤不变且操作正确,读出弹簧测力计的示数F,处理纸带,得到滑块运动的加速度a;改变钩码个数,重复实验,以弹簧测力计的示数F为纵坐标,以加速度a为横坐标,得到的图象是纵轴截距为b的一条倾斜直线,如图所示。已知小车的质量为M,重力加速度为g,忽略滑轮与绳之间的摩擦以及纸带与限位孔之间的摩擦,则小车和长木板之间的动摩擦因数μ=_____。
【答案】A 0.64 0.88 偏小 A
【解析】
(1)[1] A.由于不是钩码的重力为小车的拉力,所以不需要钩码的质量远小于小车的质量的条件。故A符合题意。
B.调节长木板的倾角,轻推小车后,使小车能沿长木板向下匀速运动,说明平衡了摩擦力。故B不符合题意。
C.与小车相连的轻绳与长木板一定要平行。故C不符合题意。
D.记录弹簧秤示数,不需要记录记录所挂钩码的质量。故D不符合题意。
(2)[2][3]相邻两计数点间还有4个点未画出,所以相邻两计数点的时间间隔为T=0.1s。AC段的平均速度等于B点的瞬时速度,B点的瞬时速度为:
根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小:
(3)[4]若交流电的实际频率大于50Hz,打点计时器打点的时间间隔小于0.02s,计数点间的时间间隔小于0.1s,计算加速度时所用时间t偏大,加速度的测量值小于真实值,即计算结果与实际值相比偏小。
(4)[5]由题意可知,小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系应该是成正比,即为过原点的一条倾斜直线。所以选A。
(5)[6]滑块受到的拉力T为弹簧秤示数的两倍,即:T=2F,滑块受到的摩擦力为:f=μMg,由牛顿第二定律可得:T-f=Ma,解得力F与加速度a的函数关系式为:,由图象所给信息可得图象截距为:
,解得:
