Question

14．实验室备有小车、一端附有滑轮的木板、打点计时器、纸带、细线、钩码等器材，组装成如图1所示的装置可以做力学中的许多实验．

（1）以下说法正确的是AC．
A．用此装置“研究匀变速直线运动”时，必须调整滑轮高度使连接小车的细线与木板平行
B．用此装置“探究加速度a与力M的关系”时，每次改变小车的质量之后，都需要重新平衡摩擦力
C．用此装置“探究加速度a与力F的关系”时，应使钩码的质量远小于小车的质量
D．以小车和钩码整体为研究对象，平衡摩擦力后，可以用此装置验证机械能守恒定律
（2）在利用此装置“探究加速度a与力F的关系”时，实验中按规范操作打出的一条纸带如图2所示，已知交流电源的频率为50Hz，则打下A点时小车的瞬时速度为0.525m/s．（结果保留3为有效数字）
（3）在利用此装置“探究加速度a与质量M的关系”时，以小车的加速度的倒数$\frac{1}{a}$为纵轴，小车和车上砝码的总质量M为横轴，描绘出$\frac{1}{a}$-M的图象，图中正确的是B．

Answer 1

分析 （1）根据实验的原理以及操作步骤中的注意事项逐项分析，得出正确的答案．
（2）根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出A点的速度．
（3）根据牛顿第二定律得出$\frac{1}{a}$与M的关系式，从而确定正确的图线．

解答 解：（1）A、用此装置“研究匀变速直线运动”时，必须调整滑轮高度使连接小车的细线与木板平行，故A正确．
B、用此装置“探究加速度a与力M的关系”时，改变小车的质量之后，不需要重新平衡摩擦力，故B错误．
C、用此装置“探究加速度a与力F的关系”时，为了保证钩码的重力等于绳子的拉力，应使钩码的质量远小于小车的质量，故C正确．
D、该装置不能验证机械能守恒，因为系统受到阻力的作用，故D错误．
故选：AC．
（2）A点的瞬时速度${v}_{A}=\frac{{x}_{46}}{2T}=\frac{0.0210}{0.04}$=0.525m/s．
（3）根据牛顿第二定律得：a=$\frac{mg}{M+m}$，则$\frac{1}{a}=\frac{1}{mg}M+\frac{1}{g}$，以小车的加速度的倒数$\frac{1}{a}$为纵轴，小车和车上砝码的总质量M为横轴，作出的图象为倾斜的直线，与纵轴有截距．
故选：B．
故答案为：（1）AC；（2）0.525；（3）B

点评 解决实验问题的关键是明确实验原理，同时熟练应用基本物理规律解决实验问题，知道匀变速直线运动中间时刻的速度等于平均速度，知道为什么沙和沙桶的总质量远小于小车的质量时沙和沙桶的重力可以认为等于小车的拉力，对于基本知识规律不但明白是什么还要知道为什么．