题目内容

15．如图1所示，是探究“加速度与力、质量的关系”的实验装置示意图，则：

（1）在这个实验中，关于“平衡摩擦力”的说法中正确的是BD．
A．平衡摩擦力后，如果改变了小车或砝码盘砝码的质量，需要重新平衡摩擦力
B．平衡摩擦力的实质是小车的重力沿木板方向的分力与小车和纸带所受的摩擦力平衡
C．平衡摩擦力要达到的标准是：在砝码盘和砝码的牵引下，小车带动纸带从长木板的一端向有定滑轮的另一端匀速滑下
D．若小车在细绳的拉力作用下，拖着纸带沿长木板滑下时，打点计时器在纸带上打出点的间距是均匀的，就算完成了“平衡摩擦力”
（2）在保持小车的质量M一定的条件下，来探究“小车的加速度a与绳子的拉力mg的关系”的实验中，以下做法中正确的是C．
A．实验时先释放小车，再接通打点计时器的电源
B．如果绳子通过“力的传感器”接在小车上，就可以不用平衡摩擦力了
C．如果绳子通过“力的传感器”接在小车上，那么，实验中就不需要满足实验条件M＞m
D．当满足M＞m条件时，小车的加速度可直接用公式a=$\frac{m}{M}$g求得．
（3）在平衡摩擦力的过程中，打点计时器打出的一条如图2所示的纸带，打点的时间间隔为0.02s，从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出了相邻两个计数点之间的距离x，那么，打“3”点时小车的速度为0.38m/s，小车的加速度为0.16m/s2（结果保留两位有效数字）．
（4）平衡摩擦力后，挂上砝码盘，然后，将5个相同的砝码每次取一个砝码加到砝码盘中，测量出小车的加速度，小车的加速度和砝码盘中的砝码总重力F的实验数据如下表所示：
砝码盘中砝码总重力（F/N）0.1960.3920.5880.7840.980
加速度a/（m•s-2）0.691.181.662.182.70
请根据实验数据在如图3所示的坐标系中，作出a-F的关系图象．

分析 （1）平衡摩擦力的实质是小车的重力沿木板方向的分力与小车和纸带所受的摩擦力平衡，当车拖着纸带沿长木板自行滑下时，做匀速直线运动，摩擦力得到平衡．
（2）实验时，应先接通电源，后释放小车，平衡摩擦力时，“力的传感器”可以直接读出绳子的拉力，但仍要平衡摩擦力，小车的加速度应由纸带求出；
（3）纸带法实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的两个推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度；
（4）根据图中的数据，合理的设计横纵坐标的刻度值，据数据确定个点的位置，将个点用一条直线连起来，延长交与坐标轴某一点．

解答 解：（1）A、平衡摩擦力后，改变小车或砝码盘中的质量，不需重新平衡摩擦力．故A错误．
B、平衡摩擦力的实质是小车的重力沿木板方向的分力与小车和纸带所受的摩擦力平衡．故B正确．
C、平衡摩擦力时，当车拖着纸带沿长木板自行滑下时，做匀速直线运动，摩擦力得到平衡．不能用砝码盘去拉．故C错误，D正确．
故选：BD．
（2）A、实验时，应先接通电源，后释放小车，故A错误；
B、如果绳子通过“力的传感器”接在小车上，可以直接读出绳子的拉力，不需要满足m＜＜M，但要保证绳子的拉力等于小车受到的合外力，需要平衡摩擦力，故B错误，C正确；
D、小车运动的加速度通过纸带求出，故D错误．
故选：C
（3）每5个点取一个计数点，说明相邻的两个计数点时间间隔为T=0.1s，
根据中间时刻的速度等于平均速度得${v}_{3}=\frac{{x}_{24}}{2T}=\frac{0.0368+0.0383}{0.2}$=0.38m/s，
运用匀变速直线运动的公式为：△x=aT2
得：a=$\frac{0.0368-0.0352}{0.01}=0.16m/{s}^{2}$
（4）根据描点法作出图象，如图所示：
故答案为：（1）BD；（2）C；（3）0.38；0.16m/s2；（4）如图所示

点评 探究加速与力的关系实验时，要平衡摩擦力、应根据纸带求出小车的加速度，掌握实验的实验注意事项是正确解题的关键．书本上的实验，我们要从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚．对于实验中要注意的事项，要知其原因．

练习册系列答案
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电压表V，量程0～5V，内阻约5kΩ；
电流表A1，量程0～500mA，内阻约0.5Ω；
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20．在利用此装置做“探究加速度a与力F的关系”实验时，实验中按规范操作打出的一条纸带的一部分如图所示，已知打点计时器接在频率为50Hz的交流电上，由该纸带可求得，小车的加速度为0.16m/s2．（结果保留2位有效数字）
7．为了探究“加速度与力、质量的关系”，现提供如图1所示实验装置，请思考探究思路并回答下列问题：

（1）为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响，应采取的做法是（单选）C；
A．将木板带滑轮的那一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动
B．将木板带滑轮的那一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动
C．将木板固定打点计时器的那一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动
D．将木板固定打点计时器的那一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀加速运动
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