题目内容

17．实验装置如图所示，此外还准备了刻度尺天平（包括砝码）等．
利用此装置可以做“研究匀变速直线运动”实验和“研究加速度、力与质量的关系”实验，还可以做“研究合外力做功和动能变化的关系”的实验．
①下列说法正确的是C．（填选项前字母）
A．上述三个实验都必须平衡摩擦力
B．在实验需要平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上
C．在实验开始前，先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行
D．为减小系统误差，上述三个实验的应该使钩码质量远大于小车质量
②如图是实验中获得的一条纸带的一部分，选取O、A、B、C计数点，已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，则打B点时小车的瞬时速度大小为0.653m/s（保留三维有效数字）
③“研究合外力做功和动能变化的关系”的实验中，某同学将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，经多次试验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些，这一情况可能是下列哪些原因造成的CD（填选项前字母）
A．在接通电源的同时释放了小车
B．小车释放时离打点计时器太近
C．阻力未完全被小车重力沿木板方向的分子平衡掉
D．钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力．

分析 本题①的关键是明确平衡摩擦力的目的是为使绳子对小车的拉力等于小车受到的合力；平衡摩擦力时不能将钩码挂上；满足钩码质量远小于小车质量时，绳子拉力才近似等于钩码的重力；题②根据瞬时速度等于平均速度来求解；题③关键是从功能关系角度分析即可求解．

解答 解：①A、“研究匀变速直线运动实验”求加速度时，不需要平衡摩擦力，因为有无摩擦力都是匀变速直线运动，也不需要使钩码质量远大于小车质量，“研究加速度、力与质量的关系”实验和“研究合外力做功和动能变化的关系”的实验需要平衡摩擦力，因为只有这样才能使绳子对小车拉力为合力，所以A错误；
B、平衡摩擦力时要将纸带、打点计时器、小车等连接好，但不要通电和挂钩码，所以B错误；
C、在实验开始前，先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行，只有这样才能使绳子拉力等于小车受到的合力，所以C正确；
D、上述实验中，只有“研究加速度、力与质量的关系”实验才要求钩码质量远小于小车质量而不是远大于小车质量，所以D错误．
故选：C
 ②根据${v}_{\frac{t}{2}}^{\;}=\frac{x}{t}$可得，${v}_{B}^{\;}$=$\frac{{x}_{AC}^{\;}}{2t}$=$\frac{（18.59-5.53）×0.01}{2×（5×0.02）}$m/s=0.653m/s；
 ③某同学将钩码重力做的功当做细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些，从功能关系看出原因可能是：该实验一定有转化为内能的，即试验中有摩擦力没有被平衡掉；还有该实验要求，只有当小车的质量远大于砝码的质量时，小车的拉力才近似等于钩码的重力，否则，小车拉力应小于钩码的重力，而与A、B选项情况无关，选项AB错误、CD正确．
故选：CD．
故答案为：①C；②0.653；③CD

点评 应明确：①实验需要平衡摩擦力的目的是绳子拉力等于合力，平衡摩擦力时，不能挂上钩码，但应将纸带与打点计时器连接好；②使钩码质量远小于小车质量的目的是绳子拉力近似等于钩码的重力，否则应小于钩码的重力．

练习册系列答案
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