Question

【題目】如圖所示為靜寧一中兩位同學(xué)探究“物體的加速度與其質(zhì)量、所受合外力的關(guān)系” 的實(shí)驗(yàn)裝置圖．

（1）實(shí)驗(yàn)中，兩位同學(xué)安裝好實(shí)驗(yàn)裝置后，首先平衡摩擦力，他們將長(zhǎng)木板的一端適當(dāng)墊高些后，在不掛砝碼盤(pán)的情況下，使小車(chē)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器后，先接通電源，后用手輕撥小車(chē)，小車(chē)便拖動(dòng)紙帶在木板上自由運(yùn)動(dòng)。若打點(diǎn)計(jì)時(shí)器第一次在紙帶上打出的計(jì)時(shí)點(diǎn)越來(lái)越稀疏（從打出的點(diǎn)的先后順序看），則第二次打點(diǎn)前應(yīng)將長(zhǎng)木板底下的小木塊墊的比原先更加_______（選填“高”或“低”）些；重復(fù)以上操作步驟，直到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列___________的計(jì)時(shí)點(diǎn)，便說(shuō)明平衡摩擦力合適。

（2）平衡摩擦力后，在____________的條件下，兩位同學(xué)可以認(rèn)為砝碼盤(pán)(連同砝碼)的總重力近似等于小車(chē)的所受的合外力。(已知小車(chē)的質(zhì)量為M，砝碼盤(pán)（連同砝碼）的總質(zhì)量為m)

（3）接下來(lái)，這兩位同學(xué)先保持小車(chē)的質(zhì)量不變的條件下，研究小車(chē)的加速度與受到的合外力的關(guān)系；右圖為某次操作中打出的一條紙帶，他們?cè)诩垘�上�?biāo)出了5個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，在相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)未標(biāo)出，圖中數(shù)據(jù)的單位是cm。實(shí)驗(yàn)中使用的是頻率f＝50 Hz的交變電流．根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以算出小車(chē)的加速度a＝________m/s2。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

（4）然后，兩位同學(xué)在保持小車(chē)受到的拉力不變的條件下，研究小車(chē)的加速度a與其質(zhì)量M的關(guān)系。他們通過(guò)給小車(chē)中增加砝碼來(lái)改變小車(chē)的質(zhì)量M，得到小車(chē)的加速度a與質(zhì)量M的數(shù)據(jù)，畫(huà)出 圖線后，發(fā)現(xiàn)：當(dāng) 較大時(shí)，圖線發(fā)生彎曲。于是，兩位同學(xué)又對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了進(jìn)一步地修正，避免了圖線的末端發(fā)生彎曲的現(xiàn)象，那么，兩位同學(xué)的修正方案可能是 （____）

A．改畫(huà)a與(M＋m)的關(guān)系圖線 B．改畫(huà)a與的關(guān)系圖線

C．改畫(huà)a與的關(guān)系圖線 D．改畫(huà)a與的關(guān)系圖線

（5）探究“物體的加速度與其質(zhì)量、所受合外力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)完成后，兩位同學(xué)又打算測(cè)出小車(chē)與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)。于是兩位同學(xué)先取掉了長(zhǎng)木板右端墊的小木塊，使得長(zhǎng)木板平放在了實(shí)驗(yàn)桌上，并把長(zhǎng)木板固定在實(shí)驗(yàn)桌上，具體的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示；在砝碼盤(pán)中放入適當(dāng)?shù)捻来a后，將小車(chē)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，接通電源后釋放小車(chē)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器便在紙帶上打出了一系列的點(diǎn)，并在保證小車(chē)的質(zhì)量M、砝碼（連同砝碼盤(pán)）的質(zhì)量m不變的情況下，多次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)打出了多條紙帶，分別利用打出的多條紙帶計(jì)算出了小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度，并求出平均加速度，則小車(chē)與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)=________。（用m、M、、g表示）

Answer 1

【答案】(1)低；點(diǎn)間隔均勻 或點(diǎn)間隔相等、點(diǎn)間距相等均給分。（2）在砝碼盤(pán)(連同砝碼)的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量（2分）或小車(chē)的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼盤(pán)(連同砝碼)的總質(zhì)量。（3）(4)C（5）

【解析】

試題（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器第一次在紙帶上打出的計(jì)時(shí)點(diǎn)越來(lái)越稀疏，說(shuō)明物體做加速運(yùn)動(dòng)，平衡摩擦力過(guò)度，第二次需要將角度調(diào)低，直到物體勻速運(yùn)動(dòng)，即打出的點(diǎn)間隔相等

（2）設(shè)小車(chē)的質(zhì)量為M，砝碼盤(pán)總質(zhì)量為m，將兩者看做一個(gè)整體，對(duì)整體有，對(duì)小車(chē)有，聯(lián)立可得，只有當(dāng)時(shí)，

（3）在相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)未標(biāo)出，故相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間為，根據(jù)逐差法可得，，兩式相加可得，代入數(shù)據(jù)可得

（4）乙同學(xué)通過(guò)給小車(chē)增加砝碼來(lái)改變小車(chē)的質(zhì)量M，故小車(chē)的質(zhì)量應(yīng)為M+m，作圖時(shí)應(yīng)作出圖象，C正確

（5）對(duì)小車(chē)和砝碼（連同砝碼盤(pán)）整體進(jìn)行受力分析，砝碼（連同砝碼盤(pán)）的重力和摩擦力的合力提供加速度，根據(jù)牛頓第二定律得：

解得：μ＝