Question

20．如图1所示为实验室常用的力学实验装置．
（1）关于该装置，下列说法正确的是CD．
A．利用该装置做研究匀变速直线运动的实验时，需要平衡小车和木板间的摩擦力
B．利用该装置探究小车的加速度与质量关系时，每次改变小车的质量后必须重新平衡小车与木板间的摩擦力
C．利用该装置探究功与速度变化关系实验时，可以将木板带有打点计时器的一端适当垫高，目的是消除摩擦力对实验的影响
D．将小车换成滑块，可以利用该装置测定滑块与木板间的动摩擦因数，且不需要满足滑块的质量远大于钩码的质量
（2）某学生使用该装置做“研究匀变速直线运动”的实验时，得到一条点迹清晰的纸带如图2所示，已知图中所标的相邻两个计数点之间还有四个点未画出，计时器所用交流电周期为T，则利用此纸带得到小车的加速度的表达式为$a=\frac{{x}_{5}^{\;}-{x}_{2}^{\;}}{75{T}_{\;}^{2}}$．（用x₂、x₅、T来表示）

Answer 1

分析 （1）利用图示小车纸带装置可以完成很多实验，在研究匀变速直线运动时不需要平衡摩擦力，在探究“小车的加速度与质量的关系”和探究“功与速度变化的关系”实验时，需要平衡摩擦力；
（2）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．

解答 解：（1）A、用此装置“研究匀变速直线运动”时，不需要平衡摩擦力，只要物体做匀变速直线运动即可，故A错误．
B、用此装置“探究加速度a与力F的关系”时，改变砝码和砝码盘的质量时，不需要重新平衡摩擦力，故B错误．
C、探究“功与速度变化的关系”实验时，需要平衡摩擦力，方法是将木板带打点计时器的一端适当垫高，这样做的目的是利用小车重力沿斜面分力补偿小车运动中所受阻力的影响，从而小车受到的合力即为绳子的拉力，故C正确．
D、将小车换成滑块，再利用该装置测定滑块与木板间的动摩擦因数时，不需要用钩码的重力代替绳子的拉力，所以不需要满足滑块的质量远大于钩码的质量，故D正确；
故选：CD
（2）相邻两个记数点之间还有四个打出点，因此相邻两个计数点间的时间间隔为t=5T，
根据作差法得：${x}_{5}^{\;}-{x}_{2}^{\;}=3a{t}_{\;}^{2}$
解得：a=$\frac{{x}_{5}^{\;}-{x}_{2}^{\;}}{3{t}_{\;}^{2}}=\frac{{x}_{5}^{\;}-{x}_{2}^{\;}}{3×（5T）_{\;}^{2}}=\frac{{x}_{5}^{\;}-{x}_{2}^{\;}}{75{T}_{\;}^{2}}$
故答案为：（1）CD；（2）$a=\frac{{x}_{5}^{\;}-{x}_{2}^{\;}}{75{T}_{\;}^{2}}$

点评 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，然后熟练应用物理规律来解决实验问题，难度不大，属于基础题．