Question

5．某实验小组应用如图1所示装置“探究加速度与物体受力的关系”，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：
A．按图1所示安装好实验装置，其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直；
B．调节长木板的倾角，取下砝码盘，接通电源后，轻推小车后，使小车与纸带一起能沿长木板向下匀速运动；
C．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；
D．改变砝码盘中砝码的质量，重复步骤C，求得小车在不同合力作用下的加速度．
根据以上实验过程，回答以下问题：
（1）对于上述实验，下列说法正确的是D．
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．弹簧测力计的读数应为砝码和砝码盘总重力的一半
D．与小车相连的轻绳与长木板一定要平行
（2）实验中打出的其中一条纸带如图2所示，由该纸带可求得小车的加速度a=0.88m/s²（结果保留两位有效数字）
（3）在小车质量保持不变的情况下，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（如图3），与本实验相符合的是A．

Answer 1

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，应该是过原点的一条倾斜直线．

解答 解：（1）A、在相等小车的位移是砝码和砝码盘位移的2倍，根据x=$\frac{1}{2}a{t}^{2}$知，小车的加速度是砝码盘加速度的2倍，故A错误．
B、绳子的拉力可以通过弹簧测力计测出，不需要满足砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量，故B错误．
C、根据mg-2F=ma得，F小于砝码和砝码盘总重力的一半，故C错误．
D、实验时雨小车相连的轻绳一定要与长木板平行，故D正确．
故选：D．
（2）根据△x=aT²，运用逐差法得，a=$\frac{（7.75+8.64-6.00-6.87）×1{0}^{-2}}{4×0.01}$m/s²=0.88m/s²．
（3）由题意可知，小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系应该是成正比，即为过原点的一条倾斜直线，故A符合；
故答案为：（1）D　（2）0.88 （3）A．

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．