题目内容
(10分)某试验小组利用拉力传感器来验证牛顿第二定律,实验装置如图。他们将拉力传感器固定在小车上,用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连,用拉力传感器记录小车受到的拉力F的大小;小车后面固定一打点计时器,通过拴在小车上的纸带,可测量小车匀加速运动的速度与加速度。
①为了尽量减小实验的误差,以下采取的措施中必要的是:
A.适当垫高长木板无滑轮的一端,使未挂钩码的小车被轻推后恰能拖着纸带匀速下滑
B.应使钩码总质量m远小于小车(加上传感器)的总质量M
C.定滑轮的轮轴要尽量光滑
D.先放手让小车运动起来,速度足够大之后再让打点计时器通电打点
②若交流电的频率为50Hz,则根据下图所打纸带的打点记录,小车此次运动经B点时的速度
vB= m/s,小车的加速度a= m/s2.
③保持砂和砂桶质量不变,改变小车质量m,分别得到小车加速度a与质量m及对应的数据如下表:
实验次数 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
小车加速度a/m·s-2 |
1.95 |
1.72 |
1.51 |
1.25 |
1.00 |
0.75 |
0.50 |
0.30 |
小车质量m/kg |
0.25 |
0.29 |
0.33 |
0.40 |
0.50 |
0.71 |
1.00 |
1.67 |
/kg-1 |
4.00 |
3.45 |
3.03 |
2.50 |
2.00 |
1.41 |
1.00 |
0.60 |
请在在答题卷相应位置的坐标纸中完成实验8组数据的描点,并画出a-图线,并由图线求出小车加速度a与质量倒数之间的定量关系式是_______________.
① A (2分) ② 0.40(0.400) (2分) 1.46 (2分)③ a= (2分) 图像如下
(2分)
【解析】
试题分析:(1)该实验设计中用拉力传感器所测得的就是绳子拉力,没有系统误差,所以对钩码和小车的质量关系,对定滑轮是否光滑都不做要求,它们对所测得的绳子拉力无影响,选项BC错。打点计时器的操作是先通电,待打点稳定后在开始运动选项D错。要使得测得的绳子拉力作为小车的合力,必须要平衡摩擦力选项A对。
(2)交流电的频率为50Hz,每隔0.02 s打一个点,有纸带可得AB之间有5个间隔即0.1s,BC之间也是5个间隔共计0.1s。匀变速直线运动,中间时刻的瞬时速度等于平均速度所以,根据匀变速直线运动,带入数据即,整理得
(3)描点作图如答案。图像近似为直线,即,而且过原点直线斜率为,所以定量关系为
考点:验证牛顿第二定律的实验设计探究