题目内容
12．
为“验证牛顿第二定律”，某同学设计了如下实验方案：A．实验装置如图甲所示，一端系在滑块上的轻质细绳通过转轴光滑的轻质滑轮，另一端挂一质量为m=0.5kg的钩码，用垫块将长木板的有定滑轮的一端垫起．调整长木板的倾角，直至轻推滑块后，滑块沿长木板向下做匀速直线运动；B．保持长木板的倾角不变，取下细绳和钩码，接好纸带，接通打点计时器的电源，然后让滑块沿长木板滑下，打点计时器打下的纸带如图乙所示．请回答下列问题：（1）图乙中纸带的哪端与滑块相连右端．
（2）图乙中相邻两个计数点之间还有4个打点未画出，打点计时器接频率为50Hz的交流电源，根据图乙求出滑块的加速度a=1.65m/s2．
（3）不计纸带与打点计时器间的阻力，滑块的质量M=2.97kg．（g取9.8m/s2）．
（4）如图丙（a）为甲同学根据测量数据作出的a-F图象，说明实验存在的问题是没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．图丙（b）为乙、丙同学用同一装置做实验．画出了各自得到的aF图线，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同小车及车中砝码的总质量．
分析 （1）滑块拖动纸带下落的运动过程中，速度越来越快，所以相等时间内运动的位移越来越大，进而判断哪端与滑块相连；
（2）根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；
（3）根据牛顿第二定律F=Ma即可求解质量；
（4）图B中图象与横轴的截距大于0，说明在拉力大于0时，加速度等于0，即合外力等于0．a-F图象的斜率等于物体的质量，故斜率不同则物体的质量不同
解答 解：（1）因为打点计时器每隔0.02s打一个点，两个计数点之间还有4个打点未画出，所以两个计数点的时间间隔为T=0.1s，时间间隔是定值，滑块拖动纸带下落的运动过程中，速度越来越快，所以相等时间内运动的位移越来越大．所以图乙中纸带的右端与滑块相连；
（b）根据△x=aT2利用逐差法，有：a=$\frac{{x}_{AC}-{x}_{CE}}{4{T}^{2}}=\frac{0.079+0.0625-0.046-0.0295}{0.04}$=1.65m/s2．
（3）由A步骤可知，取下细绳和钩码后，滑块受到的合外力为：F=0.5×9.8=4.9N，
根据牛顿第二定律得：M=$\frac{F}{a}=\frac{5}{1.65}$=$\frac{F}{a}=\frac{4.9}{1.65}=2.97kg$
（4）图a中图象与横轴的截距大于0，说明在拉力大于0时，加速度等于0，说明物体所受拉力之外的其他力的合力大于0，即没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
由b图可知在拉力相同的情况下a乙＞a丙，
根据F=ma可得m=$\frac{F}{a}$，即a-F图象的斜率等于物体的质量，且m乙＜m丙．
故两人的实验中小车及车中砝码的总质量不同
故答案为：（1）右端；（2）1.65；（3）2.97；（4）没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；小车及车中砝码的总质量
点评 探究加速度与质量关系时，应控制拉力不变而改变小车质量，实验时要注意小车质量应远大于重物质量．纸带处理时能利用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用，提高解决问题能力．
轻松课堂单元测试AB卷系列答案
小题狂做系列答案| A． | 0～2s内外力的平均功率是2.25W | |
| B． | 第2s内外力所做的功是1.25J | |
| C． | 第2s末外力的瞬时功率最大 | |
| D． | 第1s内与第2s内质点动能增加量的比值是$\frac{3}{5}$ |
如图所示，一质点在x轴上以O为平衡位置做简谐运动，其振幅为8cm，周期为4s．t=0时物体在x=4cm处，向x轴负方向运动，则（ ）| A． | 质点在t=1．Os时所处的位置为x=+4$\sqrt{3}$cm | |
| B． | 质点在t=1．Os时所处的位置为x=-4$\sqrt{3}$cm | |
| C． | 由起始位置运动到x=-4cm处所需的最短时间为$\frac{2}{3}$s | |
| D． | 由起始位罝运动到x=-4cm处所需的最短时间为$\frac{1}{6}$s |
如图所示，质量为100kg的物体，在200N水平恒力作用下沿粗糙的水平面做匀加速直线运动．该物体在某10s内速度增加了10m/s．（g=10m/s2）
某探究学习小组的同学欲验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置．若你是小组中的一位成员，要完成该项实验，则：| A． | 指向轨道内侧 | B． | 指向轨道外侧 | C． | 指向运动方向 | D． | 为零 |