Question

19．某同学设计了一个“探究加速度与物体所受合力F及质量m的关系”的实验．如图（a）为实验装置简图，A为小车，B为电火花打点计时器，C为钩码，D为一端带有定滑轮的长方形木板，还有220V交流电源没有画出．实验中认为细绳对小车拉力F等于钩码的重力．当地重力加速度为g．

（1）除了以上仪器外，还需要下列器材中的BC
A．秒表  B．天平   C．毫米刻度尺   D．弹簧测力计
（2）为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取的做法是C
A．将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动
B．将木板带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动
C．将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动
D．将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车能够静止在木板上
（3）图（b）为某次实验得到的纸带（交流电的频率为50Hz），由图（b）中数据求出小车加速度大小为3.1m/s²，A点对应的小车速度大小为1.9m/s（保留两位有效数字）．
（4）保持小车质量不变，改变钩码质量，进行多次测量．根据实验数据作出了加速度a随拉力F的变化图线，如图（c）所示，图中直线没有通过原点，其主要原因是平衡摩擦力过度．

Answer 1

分析 （1）明确实验原理以及具体操作，知道需要测量数据即可正确解答；
（2）为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取做法是将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动；
（3）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，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上A点时小车的瞬时速度大小；
（4）细线拉力为零时已经有加速度，说明平衡摩擦力过度．

解答 解：
（1）需要刻度尺测量计数点之间的距离大小，需要天平测量小车和钩码的质量，故AD错误．BC正确；
故选：BC．
（2）将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动，以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小车的合力就是绳子的拉力．
故选：C．
（3）根据纸带可知，两个计数点之间的时间间隔T=0.04s，
匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，故：
${v}_{A}=\frac{{x}_{OB}}{2T}=\frac{0.0772+0.0721}{0.04}$=1.9m/s
根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT²可以求出加速度：
a=$\frac{BD-OB}{4{T}^{2}}$=$\frac{0.0671+0.0625-0.0721-0.0772}{4×0.0{4}^{2}}$=-3.1m/s²，
则加速度大小为3.1m/s²，
（4）细线拉力为零时已经有加速度，说明不带滑轮的一端垫得过高，即平衡摩擦力过度．
故答案为：（1）BC；（2）C；（3）3.1，1.9；（4）平衡摩擦力过度．

点评 对于实验问题首先要 明确实验原理，理解重要步骤的操作，熟练应用基本物理解决实验问题，能根据匀变速直线运动的推论公式求解，难度适中．