Question

15．用如圖所示的裝置“探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系”，帶滑輪的長(zhǎng)木板水平固定，跨過小車上定滑輪的兩根細(xì)線均處于水平．
（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，一定要進(jìn)行的操作是AB．（填步驟序號(hào)）
A．小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時(shí)記錄拉力傳感器的示數(shù)F₀；
B．改變砂和砂桶質(zhì)量，打出幾條紙帶
C．用天平測(cè)出砂和砂桶的質(zhì)量
D．為減小誤差，實(shí)驗(yàn)中一定要保證砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量
（2）以拉力傳感器示數(shù)的二倍F（F=2F₀）為橫坐標(biāo)，以加速度a為縱坐標(biāo)，畫出的a-F圖象如圖所示，則可能正確的是．C

（3）某同學(xué)得到如圖所示的紙帶．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz．A、B、C、D、E、F、G是紙帶上7個(gè)連續(xù)的點(diǎn)．由此可算出小車的加速度a=5.0m/s²（保留兩位有效數(shù)字）

（4）在做“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，為了確定小球在不同時(shí)刻所通過的位置，實(shí)驗(yàn)時(shí)用如圖所示的裝置，將一塊平木板釘上復(fù)寫紙和白紙，豎直立于槽口前某處，使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止滑下，小球撞在木板上留下痕跡A；將木板向后移距離x，再使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止滑下，小球撞在木板上留下痕跡B；又將木板再向后移距離x，小球再從斜槽上緊靠擋板處由靜止滑下，再得到痕跡C．若測(cè)得木板每次后移距離x，A、B間距離y₁，A、C間距離y₂（重力加速度為g）根據(jù)以上直接測(cè)量的物理量可導(dǎo)出測(cè)小球初速度的公式為$\sqrt{\frac{g{x}_{\;}^{2}}{{y}_{2}^{\;}-2{y}_{1}^{\;}}}$．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理以及操作中的注意事項(xiàng)確定正確的操作步驟．
（2）抓住加速度與合力成正比，結(jié)合實(shí)驗(yàn)未平衡摩擦力確定正確的圖線．
（3）根據(jù)連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差是一恒量，運(yùn)用逐差法求出小車的加速度．
（4）根據(jù)豎直方向上連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差是一恒量求出相等的時(shí)間間隔，結(jié)合水平位移和時(shí)間間隔求出初速度．

解答 解：（1）A、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器運(yùn)用時(shí)，都是先接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放紙帶，該實(shí)驗(yàn)探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系，要記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，故A正確；
B、改變砂和砂桶質(zhì)量，即改變拉力的大小，打出幾條紙帶，研究加速度隨F變化關(guān)系，故B正確；
C、本題拉力可以由彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出，不需要用天平測(cè)出砂和砂桶的質(zhì)量，也就不需要使小桶（包括砂）的質(zhì)量遠(yuǎn)小于車的總質(zhì)量，故CD錯(cuò)誤．
故選：AB
（2）小車質(zhì)量不變時(shí)，加速度與拉力成正比，所以a-F圖象是一條傾斜的直線，由實(shí)驗(yàn)裝置可知，實(shí)驗(yàn)前沒有平衡摩擦力，則畫出的a-F圖象在F軸上有截距，故C正確．
故選：C．
（3）根據(jù)△x=aT²，運(yùn)用逐差法得，a=$\frac{{s}_{DG}^{\;}-{s}_{AD}^{\;}}{9{T}_{\;}^{2}}$=$\frac{0.065-0.026-（0.026-0.005）}{9×0．{02}_{\;}^{2}}=5m/{s}_{\;}^{2}$
（4）解：（1）在豎直方向上，根據(jù)y₂-2y₁=gT²得：
T=$\sqrt{\frac{{y}_{2}^{\;}-2{y}_{1}^{\;}}{g}}$，
則小球的初速度為：
${v}_{0}^{\;}$=$\frac{x}{T}=\sqrt{\frac{g{x}_{\;}^{2}}{{y}_{2}^{\;}-2{y}_{1}^{\;}}}$
故答案為：（1）AB       （2）C         （3）5.0       （4）${v_0}=\sqrt{\frac{{g{x^2}}}{{{y_2}-2{y_1}}}}$

點(diǎn)評(píng) 本題實(shí)驗(yàn)源于課本，但是又不同于課本，掌握紙帶的處理方法，會(huì)通過紙帶求解瞬時(shí)速度和加速度．注意在本實(shí)驗(yàn)中不需要滿足砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，因?yàn)槔�力可以彈簧秤直接測(cè)出．