Question

12．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做法是C
A．将不带滑轮的木板一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动
B．将不带滑轮的木板一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动
C．将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动
D．将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀加速运动
（2）某学生在平衡摩擦力时，使得长木板倾角偏大．他所得到的a-F关系是图2中的哪个图线？（图中a是小车的加速度，F是细线作用于小车的拉力）C；
（3）消除小车与水平木板之间摩擦力的影响后，可用钩码总重力代替小车所受的拉力，此时钩码质量m与小车总质量M之间应满足的关系为m＜＜M；
（4）图3为某次实验得到的纸带，已知实验所用电源的频率为50Hz．根据纸带可求出打C点时小车的速度大小为1.7m/s，小车的加速度大小为3.2m/s²．（结果保留二位有效数字）

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；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．

解答 解：（1）平衡摩擦力的方法是将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动，以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小车的合力就是绳子的拉力．
故选：C．
（2）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，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．
（3）以砂桶和小车整体为研究对象，根据牛顿第二定律：
mg=（m+M）a
以小车为研究对象：T=Ma
得：T=$\frac{M}{M+m}$mg＜mg，据此可知只有当m＜＜M，可用钩码总重力代替小车所受的拉力．
（4）据题知，相邻计数点的T=0.04s
据匀变速直线运动的推论可得：${v}_{C}=\frac{{x}_{BD}}{2T}$=$\frac{0.067+0.072}{0.08}m/s$=1.7m/s
根据纸带的数据得出相邻的计数点间的位移之差相等，即△x=0.51cm，
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：a=$\frac{△x}{{T}^{2}}$=$\frac{0.0051}{0.0{4}^{2}}m/{s}^{2}$=3.2m/s²
故答案为：（1）C；（2）C；（3）m＜＜M；（4）1.7；3.2．

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．