Question

1．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C
A．将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动
B．将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动
C．将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动
D．将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀加速运动
（2）研究加速度与力的关系时，保持小车质量不变，不同小组在实验时得到右图几条a-F关系图象，以下说法正确的是C
A、A图象是正确平衡了摩擦力得到的结果；B图象弯曲的原因是钩码的质量远远小于了小车的质量
B、B图象形成的原因是长木板倾角过大；D图象是因为平衡摩擦力不够或没有平衡摩擦力
C、B图象弯曲的原因是没有满足钩码的质量远远小于小车质量，C图象形成的原因是长木板倾角过大
D、C图象形成的原因是长木板倾角过小；D图象形成的原因是长木板倾角过大
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（3）图2为实验中得到的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6为计数点，相邻两计数点间还有4个打点未画出．所用交流电的频率为50Hz，从纸带上测出x₁=3.20cm，x₂=4.74cm，x₃=6.30cm，x₄=7.85cm，x₅=9.41cm，x₆=10.96cm．小车运动的加速度大小为1.55 m/s²（结果保留三位有效数字）．

Answer 1

分析 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．
该实验采用的是控制变量法研究，其中加速度、质量、合力三者的测量很重要．利用逐差法△x=aT²可以求出物体的加速度大小．

解答 解：（1）把长木板的一端垫得过高，使得倾角偏大，会导致重力沿斜面向下的分力偏大，摩擦力偏小，而且重力沿斜面向下的分力大于摩擦力，这样在没有绳子的拉力作用下，小车就会产生加速度．
故选：C．
（2）设小车加速度为a，
对小车：F=Ma
对重物：F-mg=ma
联立解得：a=$\frac{mg}{M+m}$，所以重物的质量m远小于小车的质量M时，当m逐渐变大时，a逐渐变小，故图象出现弯曲．
所以原因是图B发生弯曲的原因是：钩码的质量不是远小于车的质量．
图C中当F=0时，a≠0．也就是说当绳子上没有拉力时小车就有加速度，这是平衡摩擦力时木板倾角θ太大，即平衡摩擦力过度引起的．
从图D中发现直线没过原点，当F≠0时，a=0．也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为0，是没有平衡摩擦力，或平衡摩擦力不够引起的． 
综上，故选：C
（3）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，
得：x₄-x₁=3a₁T² 
x₅-x₂=3a₂T² 
 x₆-x₃=3a₃T² 
为了更加准确的求解加速度，我们对三个加速度取平均值
得：a=$\frac{1}{3}$（a₁+a₂+a₃）=$\frac{（{x}_{4}^{\;}+{x}_{5}^{\;}+{x}_{6}^{\;}）-（{x}_{1}^{\;}+{x}_{2}^{\;}+{x}_{3}^{\;}）}{9{T}_{\;}^{2}}$=$\frac{（7.85+9.41+10.96）×1{0}_{\;}^{-2}m-（3.20+4.74+6.30）×1{0}_{\;}^{-2}m}{9×0．{1}_{\;}^{2}}$
解得：a=1.55m/s²．
故答案为：（1）C   （2）C    （3）1.55

点评 实验问题需要结合物理规律去解决．实验中的第2题考查的是力学问题，把长木板的一端垫得过高，使得倾角偏大，会导致重力沿斜面向下的分力增大，摩擦力减小等现象，这些我们都要从学过的力学知识中解决，纸带的处理是运用匀变速直线运动的两个推论去完成的．