题目内容

3.为了“探究加速度与力、质量的关系”,现提供了如图甲所示的实验装置.
①下列做法正确的有D.
A.平衡摩擦力时,用细线一端挂空砝码盘,另一端与小车相连,将木板适当倾斜,使小车在木板上近似做匀速直线运动
B.每次改变砝码及砝码盘总质量之后,应重新平衡摩擦力
C.应让砝码及砝码盘总质量远大于小车及里面钩码的总质量
D.在砝码及砝码盘总质量远小于小车及里面钩码的总质量时,可以近似认为小车受到的拉力等于砝码及砝码盘的重力
②有一组同学保持小车及车中的砝码质量一定,探究加速度a与所受外力 F的关系,他们在轨道水平和倾斜两种情况下分别做了实验,得到了两条a-F图线,如图乙所示.图线II(选填“I”或“II”)是在轨道水平情况下得到的;滑块和轨道间的动摩擦因数 μ=0.2(g取10m/s2).

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)知道滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图象斜率等于滑块和位移传感器发射部分的总质量的倒数.
对滑块受力分析,根据牛顿第二定律求解.

解答 解:(1)A、平衡摩擦力时,应将绳从小车上拿去,轻轻推动小车,使小车沿木板运动,通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动.故A错误.
B、每次改变小车的质量时,小车的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消,不需要重新平衡摩擦力.故B错误.
C、在砝码及砝码盘总质量远小于小车及里面钩码的总质量时,可以近似认为小车受到的拉力等于砝码及砝码盘的重力,所以应让砝码及砝码盘总质量远小于小车及里面钩码的总质量,故C错误,D正确.
故选:D.
(2)由图象可知,当F=0时,a≠0.也就是说当绳子上没有拉力时小车就有加速度,
该同学实验操作中平衡摩擦力过大,即倾角过大,平衡摩擦力时木板的右端垫得过高.所以图线I是在轨道右侧抬高成为斜面情况下得到的,图象II是在轨道水平情况下得到的.
根据F=ma得a=$\frac{F}{m}$,所以滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图象斜率等于滑块和位移传感器发射部分的总质量的倒数.
由图形b得加速度a和所受拉力F的关系图象斜率k=2,所以滑块和位移传感器发射部分的总质量m=0.5Kg,
由图形b得,在水平轨道上F=1N时,加速度a=0,
根据牛顿第二定律得F-μmg=0,
解得μ=0.2;
故答案为:(1)D;(2)II;0.2

点评 通过作出两个量的图象,然后由图象去寻求未知量与已知量的关系,运用数学知识和物理量之间关系式结合起来求解.

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