题目内容

9．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中
（1）下列操作正确的有AC．（填选项代号）
A、在释放小车前，小车靠近打点计时器
B、打点计时器放在长木板的有滑轮一端
C、先接通电源，后释放小车
D、电火花计时器使用4节干电池作电源网
（2）平衡摩擦力时，使小车沿斜面向下的分力与小车受到的摩擦力平衡
（3）当满足沙桶的质量远小于（填远大于或远小于）小车及车上砝码的质量时，小车受到的合外力就可以认为等于沙桶的重力的大小．
（4）甲同学做探究加速度与力的关系的实验，在平衡摩擦力时把木板的一端垫得过高，所得的a-F图象为2图中的C（填写代码）
（5）乙同学做探究加速度与小车质量的关系的实验，改变小车上砝码的个数，得到如图3所示图象，设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿定律成立，则小车受到的拉力为$\frac{1}{k}$，小车的质量M为$\frac{b}{k}$．

分析 （1）为了提高纸带的使用率，释放小车前小车要靠近打点计时器且先接通电源后释放纸带；打点计时器放在长木板的没有滑轮的一端．应先接通电源，后释放小车．打点计时器使用交流电源．
（2）平衡摩擦力时，使小车所受重力沿斜面向下的分力与小车受到的摩擦力平衡；
（3）为使绳子的拉力等于重物的重力，M应远远大于m，这样可以减小实验误差；
（4）探究加速度与力、质量的关系时，应平衡摩擦力，平衡摩擦力时如果木板垫得过高，平衡摩擦力过度，小车受到的合力大于拉力，a-F图象在a轴上有截距；如果没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，小车受到的合力小于拉力，a-F图象在F轴上有截距；
（5）根据牛顿第二定律写出$\frac{1}{a}$与小车上砝码质量m的表达式，然后结合斜率与截距概念求解即可．

解答 解：（1）A、为了提高纸带的使用率，在释放小车前，小车要靠近打点计时器，故A正确；
B、打点计时器应放在长木板的没有滑轮的一端．故B错误．
C、应先接通电源，待打点稳定后再释放小车，故C正确；
D、电火花计时器应使用应使用220V的交流电源，故D错误；
故选：AC．
（2）平衡摩擦力时，使小车所受重力沿斜面向下的分力与小车受到的摩擦力平衡；
（3）根据牛顿第二定律得：
对m：mg-F拉=ma
对M：F拉=Ma
解得：F拉=$\frac{mMg}{m+M}$
当M＞＞m时，即当沙桶的质量远小于小车及车上砝码的质量时，绳子的拉力近似等于沙桶的总重力．
（4）平衡摩擦力时，把长木板的一端垫得过高，使得倾角偏大，小车重力沿斜面的分量大于摩擦力，不加拉力时，小车已经具有一定的加速度，即F=0时，a≠0，a-F图象在a轴上有截距，故ABD错误，C正确．
故选：C
（5）小车的质量为m'，则有F=（m+m'）a，
变形得$\frac{1}{a}=\frac{1}{F}m+\frac{m′}{F}$，
所以$\frac{1}{a}-m$图象的斜率为$\frac{1}{F}$，
所以作用力$F=\frac{1}{k}$，$\frac{1}{a}-m$图象的截距为$\frac{m′}{F}$，
所以$m′=\frac{b}{k}$．
故答案为：（1）AC；（2）小车沿斜面向下的分；
（3）远小于；（4）C； （5）$\frac{1}{k}$，$\frac{b}{k}$

点评 打点计时器是高中物理实验中常用的计时仪器，一定要掌握其原理、使用方法、使用注意事项；做验证牛顿第二定律实验时要平衡摩擦力，不平衡摩擦力或平衡摩擦力不足或过于平衡摩擦力都是错误的．

练习册系列答案
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