Question

6．在用圖甲所示的裝置做“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)中，保持小車質(zhì)量一定時(shí)，驗(yàn)證小車加速度a與合外力F的關(guān)系．

①除了電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、刻度尺、小車、砝碼、拴有細(xì)線的砝碼盤、附有定滑輪的長(zhǎng)木板、墊木、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下列器材中還必須使用的有 （選填選項(xiàng)前的字母）．
A．220V、50Hz的交流電源
B．電壓可調(diào)的直流電源
C．秒表
D．天平（附砝碼）
②實(shí)驗(yàn)中，需要平衡小車運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦阻力，正確的做法是B．
A．小車放在木板上，把木板一端墊高，調(diào)節(jié)木板的傾斜程度，使小車在不受繩的拉力時(shí)沿木板做勻速直線運(yùn)動(dòng)．
B．小車放在木板上，后面固定一條紙帶，紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．把木板一端墊高，調(diào)節(jié)木板的傾斜程度，使小車在不受繩的拉力時(shí)能拖動(dòng)紙帶沿木板做勻速直線運(yùn)動(dòng)．
C．小車放在木板上，掛上砝碼盤，砝碼盤內(nèi)不放砝碼．把木板一端墊高，調(diào)節(jié)木板的傾斜程度，使小車在砝碼盤的作用下沿木板做勻速直線運(yùn)動(dòng)．
D．小車放在木板上，掛上砝碼盤，砝碼盤內(nèi)放入本次實(shí)驗(yàn)所需的砝碼．把木板一端墊高，調(diào)節(jié)木板的傾斜程度，使小車在砝碼盤和砝碼的作用下沿木板做勻速直線運(yùn)動(dòng)．
③實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶如圖乙所示，其中0、1、2、3、4、5、6為計(jì)數(shù)點(diǎn)，且相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間有4個(gè)點(diǎn)未畫出．測(cè)得的數(shù)據(jù)為x₁=1.40cm，x₂=1.90cm，x₃=2.38cm…則打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打計(jì)數(shù)點(diǎn)2時(shí)，小車的速度v₂=0.214m/s．
④根據(jù)③中的數(shù)據(jù)，在如圖丙所示的坐標(biāo)系中標(biāo)出打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出計(jì)數(shù)點(diǎn)2時(shí)的坐標(biāo)點(diǎn)，并描繪出小車運(yùn)動(dòng)的v-t圖線（在答題紙上的圖中作答）．
⑤根據(jù)圖丙中的圖線，可以得出小車運(yùn)動(dòng)的加速度a=0.50m/s²（保留兩位有效數(shù)字）．
⑥某一小組在實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)描繪出a-F圖象如圖丁所示，發(fā)現(xiàn)圖象既不過(guò)原點(diǎn)，末端又發(fā)生了彎曲．請(qǐng)你分析出現(xiàn)上述情況的可能原因．

Answer 1

分析 根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理選擇實(shí)驗(yàn)器材，為了使細(xì)線對(duì)小車的拉力等于小車所受的合外力，需要平衡摩擦力，同時(shí)要調(diào)整長(zhǎng)木板上滑輪的高度使細(xì)線與長(zhǎng)木板平行，根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出計(jì)數(shù)點(diǎn)2的瞬時(shí)速度，根據(jù)每個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度作出v-t圖線，根據(jù)圖線的斜率求出小車的加速度．

解答 解：①電火花計(jì)時(shí)器需要220V、50Hz的交流電源，需要天平測(cè)量小車的質(zhì)量，故需要AD
，故選：AD
②為了使細(xì)線對(duì)小車的拉力等于小車所受的合外力，需要平衡摩擦力，平衡摩擦力時(shí)應(yīng)當(dāng)將穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶連在小車上，調(diào)整長(zhǎng)木板的傾斜度，讓小車拖著紙帶做勻速直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)要調(diào)整長(zhǎng)木板上滑輪的高度使細(xì)線與長(zhǎng)木板平行，故B正確，ACD錯(cuò)誤；
故選：B
③由于每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫出，所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1s，
計(jì)數(shù)點(diǎn)2的瞬時(shí)速度等于1、3段的平均速度，則有：
${v}_{2}^{\;}=\frac{{x}_{2}^{\;}+{x}_{3}^{\;}}{2T}=\frac{0.019+0.0238}{2×0.1}m/s$=0.214m/s；
④作出速度時(shí)間圖線，如圖所示
⑤小車的加速度為：
a=k=0.50$m/{s}_{\;}^{2}$
⑥圖象不過(guò)原點(diǎn)的原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力時(shí)，木板的傾斜角度過(guò)��；圖象末端發(fā)生彎曲的原因是砝碼和砝碼盤的質(zhì)量不是遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量
故答案為：①AD   ②B     ③0.214     ④圖象如上圖      ⑤0.48～0.51    ⑥圖象不過(guò)原點(diǎn)的原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力時(shí)，木板的傾斜角度過(guò)��；圖象末端發(fā)生彎曲的原因是砝碼和砝碼盤的質(zhì)量不是遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)誤差分析等問(wèn)題；對(duì)于實(shí)驗(yàn)問(wèn)題一定要明確實(shí)驗(yàn)原理，并且親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，熟練應(yīng)用所學(xué)基本規(guī)律解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，注意平衡摩擦力的細(xì)節(jié)，理解a-F圖象不直的原因．