题目内容

【题目】某物理课外小组利用图(a)中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系。途中,置于试验台上的长木板水平放置,其右端固定一轻滑轮:轻绳跨过滑轮,一段与放在木板上的小滑车相连,另一端可悬挂钩码。本实验中可用的钩码共有N=5个,每个质量均为0.010kg。实验步骤如下:
(1)将5个钩码全部放入小车中,在长木板左下方垫上适当厚度的小物快,使小车9(和钩码)可以在木板上匀速下滑。
①将n(依次取n=1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端,其余N-n各钩码仍留在小车内;用手按住小车并使轻绳与木板平行。释放小车,同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s,绘制s-t图像,经数据处理后可得到相应的加速度a。
②对应于不同的n的a值见下表。n=2时的s-t图像如图(b)所示:由图(b)求出此时小车的加速度(保留2位有效数字),将结果填入下表。

n

1

2

3

4

5

0.20

0.58

0.78

1.00


(2)利用表中的数据在图(c)中补齐数据点,并作出a-n图像。从图像可以看出:当物体质量一定是=时,物体的加速度与其所受的合外力成正比。
(3)利用a–n图像求得小车(空载)的质量为kg(保留2位有效数字,重力加速度取g=9.8m·s–2)。
(4)若以“保持木板水平”来代替步骤(1),下列说法正确的是_______(填入正确选项钱的标号)
A.a–n图线不再是直线
B.a–n图线仍是直线,但该直线不过原点
C.a–n图线仍是直线,但该直线的斜率变大

【答案】
(1)0.39
(2)

如图所示


(3)0.45
(4)B,C
【解析】(1)因为小车做初速度为零的匀加速直线运动,故将(2,0.78)代入 可得 (2)根据描点法可得如图所示图线
3)根据牛顿第二定律可得 ,代入m=0.010kg,n=1、2、3、4、5,以及相应的加速度求可得 (4)因为如果不平衡摩擦力,则满足 的形式,所以故直线不过原点,但仍是直线,A错误B正确;随着n的增大,小车的总质量在增大,故直线的斜率变大,故C正确;

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