题目内容

2.在探究“加速度与力、质量的关系”的活动中:

(1)某同学在接通电源进行实验之前,将实验器材组装成如图1所示.请你指出该装置中两处错误或不妥之处:①打点计时器不应使用干电池,应使用交流电源;②小车初始位置离打点计时器太远.
(2)改正实验装置后,该同学顺利地完成了实验.图2是他在实验中得到的一条纸带,图中相邻两计数点之间的时间间隔为0.1s,由图中的数据可算得小车的加速度a为0.20m/s2.(图中数据单位均为cm,结果保留两位有效数字)
(3)为保证绳子对小车的拉力约等于沙桶和沙子的重力mg,则沙桶和沙子的质量m与小车的质量M应满足的关系是:m<<M.
(4)验证牛顿第二定律”的实验中,在研究加速度a与小车的质量M的关系时,由于没有注意始终满足(3)中的条件,结果得到的图象应是图3中的D.

分析 (1)打点计时器使用的是交流电源,而干电池是直流电源.接通电源前,小车应紧靠打点计时器,而在该图中小车初始位置离打点计时器太远.
(2)匀变速直线运动中平均速度等于中间时刻的瞬时速度.
(3)为保证绳子对小车的拉力约等于沙桶和沙子的重力mg,则沙桶和沙子的质量m与小车的质量M应满足m<<M.
(4)应用牛顿第二定律分析实验误差,然后答题.

解答 解:(1)①打点计时器应该用交变电流(图中为直流电源);
②小车初始位置离打点计时器太远
(2)a=$\frac{(4.04-2×1.63)×0.01}{{(2×0.1)}^{2}}$=0.20m/s2
(3)为保证绳子对小车的拉力约等于沙桶和沙子的重力mg,则沙桶和沙子的质量m与小车的质量M应满足m<<M.
(4)随着$\frac{1}{M}$增大,小车质量在减小,因此小车质量不再满足远大于砂和小砂桶的质量,加速度不可能一直均匀增大,加速度的增大幅度将逐渐减小,最后趋近与定值g,故ABC错误,D正确.
故选:D.
故答案为:(1)①打点计时器不应使用干电池,应使用交流电源;
②小车初始位置离打点计时器太远;
(2)0.20
(3)m<<M 
(4)D

点评 解决本题的关键掌握探究“加速度与力、质量的关系”实验方法、步骤,同时要会用纸带求解瞬时速度,基础题.

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