题目内容

8．某实验小组利用如图所示的装置做“探究加速度与物体受力的关系”实验，已知小车的质量为M，砝码及砝码盘的总质量为m，所使用的打点计时器所接的交流电的频率为50Hz．实验步骤如下：
①按图甲所示安装好实验装置，其中绕过轻质动滑轮与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直，长木板水平；
②挂上砝码盘，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；
③改变砝码盘中砝码的质量，重复步骤②，求得小车在不同合力作用下的加速度．
（1）对于上述实验，下列说法正确的是C．（填正确选项前的字母）
A．小车的加速度与砝码盘的加速度大小相等
B．砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量
C．与小车相连的轻绳与长木板一定要平行
D．弹簧测力计的示数应为砝码和砝码盘总重量的一半
（2）实验中打出的一条纸带如图乙所示，纸带中每相邻两个计数点间有四个点未画出，由该纸带可求得小车的加速度为a=1.5m/s2．（结果保留2位有效数字）
（3）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的关系图象，图丙中的四个选项中与本实验相符合的是C．

分析 （1）根据实验原理，可知小车的加速度与砝码盘的加速度不等，但弹簧测力计的读数为小车所受合外力，砝码加速度向下，处于失重状态，不需要砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量的条件；
（2）在匀变速直线运动中连续相等时间内的位移差为常数，根据作差法求解加速度；
（3）数据作出小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系图象，由于为平衡摩擦力，故应该是一条不过原点的倾斜直线，且截距在横轴上．

解答 解：（1）A、由图可知，小车的加速度是砝码盘的加速度大小的2倍，故A错误；
B、由于不是砝码的重力，即为小车的拉力，故不需要砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量的条件，故B错误
C、实与小车相连的轻绳与长木板一定要平行，才能满足绳的拉力提供小车的动力，故C正确；
D、根据牛顿第二定律可知，2F-mg=ma，由于砝码和砝码盘有加速度，故不满足弹簧测力计的示数应为砝码和砝码盘总重量的一半，故D错误，故D错误；
故选：C；
（2）在匀变速直线运动中连续相等时间内的位移差为常数，
即△x=aT2，
解得：a=$\frac{0.1001+0.0851-0.0701-0.0550}{4×0．{1}^{2}}m/{s}^{2}$=1.5m/s2．
（3）由于为平衡摩擦力，故小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系应该是成一次函数，截距在横轴上，故C符合；
故答案为：（1）C；（2）1.5；（3）C．

点评 解答实验问题的关键是正确理解实验原理，加强基本物理知识在实验中的应用，同时不断提高应用数学知识解答物理问题的能力；
掌握求加速度的方法，注意单位的统一，同时理解由图象来寻找加速度与合力的关系

练习册系列答案
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