Question

6．为了探究“加速度与力、质量的关系”，现提供如图1所示的实验装置．请回答下列问题：
（1）为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取的做法是C；
A．将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动
B．将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动
C．将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动
D．将木板不带滑轮的一端适当垫高，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，图2中能正确反映他所得到的a-F关系图线是C；（图中a是小车的加速度，F是细线作用于小车的拉力）
（3）消除小车与木板之间摩擦力的影响后，要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）打点计时器使用的交流电频率f=50Hz．图3是某同学在正确操作下获得的一条纸带，依次选取计数点A、B、C、D、E，每两点之间还有4个计时点没有标出．根据纸带所提供的数据，算得小车的加速度大小为0.60m/s²．（结果保留两位有效数字）

Answer 1

分析 （1）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．
（2）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．
（3）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．
（4）由匀变速直线运动的推论△x=at²可以求出加速度．

解答 解：（1）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，摩擦力偏小，而且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）根据牛顿第二定律得，对m：mg-F_拉=ma，对M：F_拉=Ma，解得：F_拉=$\frac{Mmg}{M+m}$=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，
当m＜＜M时，即当钩码的总重力要远小于小车的重力，绳子的拉力近似等于钩码的总重力．
（4）每两相邻计数点之间还有4个计时点没有标出，计数点间的时间间隔：t=0.02×5=0.1s，
由△x=at²可知，加速度：a=$\frac{DE-AB}{3{t}^{2}}$=$\frac{0.0303-0.0121}{3×0．{1}^{2}}$≈0.60m/s²．
故答案为：（1）C；（2）C；（3）m＜＜M；（4）0.60．

点评 本题考查了实验注意事项、考查了实验数据处理，掌握实验原理是解题的前提；实验前要平衡摩擦力，平衡摩擦力时如果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．