题目内容
4．如图甲所示是某同学探宄加速度与力的关系的实验装置．他在气垫导轨上安装了一个光电门B，在滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连（力传感器可测得细线上的拉力大小），力传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放．
（1）该同学用50分度的游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则d=2.10mm
（2）下列不必要的一项实验要求是D
A．将气垫导轨调节水平
B．使A位置与光电门间的距离适当大些
C．使细线与气垫导轨平行
D．使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量
（3）实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，测量出滑块在A位置时遮光条到光电门的距离x，则滑块的加速度a=$\frac{{d}^{2}}{2x{t}^{2}}$（用d、t、x表示）
（4）为探究滑块的加速度与力的关系，改变钩码质量．测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，通过描点要作出它们的线性关系图象，处理数据时纵轴为F，横轴应为D
A．t B．t2 C．$\frac{1}{t}$ D．$\frac{1}{{t}^{2}}$．
分析 （1）游标卡尺读数结果等于固定刻度读数加上可动刻度读数，不需要估读；
（2）用细线拉力表示合力，要考虑摩擦力的影响；
（3）滑块经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度．根据运动学公式解答；
（4）结合牛顿第二定律求出表达式分析即可．
解答 解：（1）由图知第5条刻度线与主尺对齐，d=2mm+5×0.02mm=2.10mm；
（2）A、应将气垫导轨调节水平，使拉力才等于合力，故A必要；
B、应使A位置与光电门间的距离适当大些，有利于减小误差，故B必要；
C、要保持拉线方向与木板平面平行，拉力才等于合力，故C必要；
D、拉力是直接通过传感器测量的，故与小车质量和钩码质量大小关系无关，故D不必要；
本题选不必要的，故选：D
（3）由题意可知，该实验中保持小车质量M不变，因此有：v2=2as，v=$\frac{d}{t}$，
解得：a=$\frac{{d}^{2}}{2x{t}^{2}}$
（4）根据牛顿第二定律得：a=$\frac{F}{M}$，
则$\frac{{d}^{2}}{2x{t}^{2}}=\frac{F}{M}$，即F=$\frac{{Md}^{2}}{2x}•\frac{1}{{t}^{2}}$
所以研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出F-$\frac{1}{{t}^{2}}$图象．
故选：D
故答案为：（1）2.10；（2）D；（3）$\frac{{d}^{2}}{2x{t}^{2}}$；（4）D
点评 常用仪器的读数要掌握，这是物理实验的基础．处理实验时一定要找出实验原理，根据实验原理我们可以寻找需要测量的物理量和需要注意的事项．
练习册系列答案
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