题目内容

16.如图1所示为“探究小车加速度与物体受力和质量的关系”实验装置图.图中A为小车,B为装有砝码的小盘,C为一端带有定滑轮的长木板,小车通过纸带与电火花打点计时器相连,计时器接50Hz交流电.小车的质量为m1,小盘(及砝码)的质量为m2.

(1)下列说法正确的是CD.
A.为平衡小车与水平木板之间摩擦力,应将木板不带滑轮的一端适当垫高,在挂小盘(及砝码)的情况下使小车恰好做匀速运动
B.每次改变小车质量时,应重新平衡摩擦力
C.本实验中要满足m2应远小于m1的条件
D.连接砝码盘和小车的细绳与长木板保持平行
(2)某同学在平衡好摩擦力后,保持小车质量不变的情况下,通过多次改变砝码重力,作出小车加速度a与砝码重力F的图象如图2所示,若牛顿第二定律成立,重力加速度g=10m/s2,则小车的质量为2.0kg,小盘的质量为0.06kg.(二个结果都保留两位有效数字)

分析 (1)根据实验的原理以及实验中的注意事项确定正确的操作步骤.
(3)根据图线的斜率表示小车质量的倒数求出小车的质量,结合牛顿第二定律求出小盘的质量.

解答 解:(1)A、平衡摩擦力时,不能将小盘(及砝码)通过细线挂在小车上,故A错误.
B、每次改变小车质量时,不需要重新平衡摩擦力,故B错误.
C、为了使小盘(及砝码)的重力等于绳子的拉力,应满足小盘(及砝码)的质量为m2远小于小车质量m1,故C正确.
D、若连接砝码盘和小车的细绳与长木板不保持平行,则绳子的拉力分力等于小车的外力,这样导致误差增大,故D正确;
故选:CD
(2))对a-F图来说,图象的斜率表示物体质量的倒数,故小车质量为:${m}_{1}^{\;}$=$\frac{5.5}{3.0-0.3}kg$=2.0kg,F=0时,产生的加速度是由于托盘作用产生的,故有:m2g=m1a0
解得${m}_{2}^{\;}=\frac{2×0.3}{10}=0.06kg$
故答案为:(1)CD     (2)2.0         0.06

点评 本题考察的比较综合,需要学生对这一实验掌握的非常熟,理解的比较深刻才不会出错,知道a-F图的斜率等于小车质量的倒数,难度适中.要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力,在平时练习中要加强基础知识的理解与应用.

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