题目内容
【题目】某研究性学习小组分别用如图1所示的装置进行以下实验:“探究加速度与合外力的关系”装置中,小车质量为,沙桶和沙子的总质量为
,通过改变
改变小车所受的合外力大小,小车的加速度
可由打点计时器和纸带测出.现保持小车质量
不变,逐渐增大沙桶和沙的总质量
进行多次实验,得到多组
、
值(
为弹簧测力计的示数).
(1).为了减小实验误差,下列做法正确的是________
A.需平衡小车的摩擦力
B.砂桶和砂的总质量要远小于小车的质量
C.滑轮摩擦足够小,绳的质量要足够轻
D.先释放小车,后接通打点计时器的电源
(2).某同学根据实验数据画出了如图2所示的一条过坐标原点的倾斜直线,其中纵轴为小车的加速度大小,横轴应为_________
A. B.
C.
D.
(3).当沙桶和沙的总质量较大导致较大时,图线________
A.逐渐偏向纵轴
B.逐渐偏向横轴
C.仍保持原方向不变
(4).图3为上述实验中打下的一条纸带, 点为小车刚释放时打下的起始点,每两点间还有四个计时点未画出,测得
、
、
、
,打点计时器的频率为
,小车的加速度为__________
.
【答案】AC D C 4.0
【解析】
解决实验问题首先要掌握该实验原理,了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项。其中平衡摩擦力的原因以及做法在实验中应当清楚。对小车列出牛顿第二定律方程和平衡方程,解出加速度a的函数表达式,然后即可得出横轴坐标与斜率与什么物理量有关,从而得出结论。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.
(1)此实验需平衡小车的摩擦力,因滑轮摩擦和绳子的重力会影响示数,所以滑轮摩擦足够小,绳的质量要足够轻,实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作,以保证小车所受合外力恰好是绳子的拉力,选项AC正确;本实验中弹簧秤的示数即为绳子的拉力,不需要用砂和砂桶的总重力代替绳子拉力,所以不需要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量,选项B错误;实验时,若先放开小车,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,故D错误。故选AC。
(2)对小车分析,应有F=Ma,解得:a=F,由于图线经过坐标原点,所以横轴应为F,故D正确。故选D
(3)由于图象的斜率为k=,所以增大沙和沙桶质量,k不变,仍保持原方向不变,所以C正确。故选C
(4)纸带上面每打一点的时间间隔是0.02s,且每两个记数点间还有四个计时点未画出,T=0.1s。连续相等时间内的位移差为△x=4cm=0.04m,根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可得:;
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