Question

【題目】在高中物理實驗中，打點計時器是很重要的實驗器材。

(1)力學實驗中經(jīng)常用到圖1所示的實驗裝置，完成下列哪些實驗可用該實驗裝置_____；

A.探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關系

B.研究勻變速直線運動

C.驗證動量守恒定律

D.驗證機械能守恒定律

(2)在利用該裝置的實驗中，經(jīng)常需要用小木塊將長木板無滑輪的一端墊高，讓裝有紙帶的小車放在木板上，在____（選填“掛”或“不掛”）小桶并且計時器____（選填“打點”或“不打點”）的情況下，輕推一下小車，若小車拖著紙帶做勻速運動，表明已經(jīng)消除了摩擦力的影響。下列哪些實驗必須平衡摩擦力______；

A.探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關系 B.研究勻變速直線運動

C.驗證動量守恒定律 D. 驗證機械能守恒定律

(3)實驗中我們常用“細線作用于小車的拉力F等于砂和桶所受的總重力mg”，這是有“條件”的。已知小車和車上砝碼的總質(zhì)量為M、砂和桶的質(zhì)量為m，不計摩擦阻力和空氣阻力，請將小車和車上砝碼的加速度aM與砂和桶的加速度am的大小關系、拉力F的表達式以及該“條件”的內(nèi)容填在表格相應的位置中；

aM與am的大小關系	拉力F的表達式	條件
_____	_____	_____

(4)某的同學利用上述實驗裝置打出紙帶，從中選出一條點跡清晰的紙帶，舍去開始密集的點跡，從便于測量的點開始，以平均速度為縱坐標、t為橫坐標，劃出v-t圖線，請根據(jù)圖線判斷，在打0計數(shù)點時，小車的速度___m/s；它在斜面上運動的加速度 ___m/s2。

Answer 1

【答案】ABD 不掛 打點 AD

【解析】

(1)[1]A．探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關系的實驗，要根據(jù)紙帶測出加速度和小車所受合外力等于繩子對小車的拉力，保證鉤碼的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量時繩子對小車的拉力等于鉤碼的總重力，所以可用該實驗裝置，故A正確；

B．研究勻變速直線運動的實驗只要根據(jù)紙帶測出加速度即可，所以可用該實驗裝置，故B正確；

C．驗證動量守恒定律時，需要知道碰撞前的總動量和碰撞后的總動量，需要兩個小車，故不可用該實驗裝置，故C錯誤；

D．驗證機械能守恒定律時，只要測出小車速度、鉤碼的總質(zhì)量、小車加砝碼的質(zhì)量和下降高度即可，故D正確。

故選ABD。

(2)[2][3]平衡摩擦力的具體步驟：把木板墊高后，把裝有紙帶的小車放在木板上，在不掛小桶并且計時器打點的情況下，輕推一下小車，若小車拖著紙帶做勻速運動，表明已經(jīng)消除了摩擦力的影響。

[4]A．探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關系的實驗，使小車所受合外力等于繩對小車的拉力，實驗需要平衡摩擦力，故A正確；

B．研究勻變速直線運動的實驗，不需要滿足使小車所受合外力等于繩對小車的拉力，因此不需要平衡摩擦力，故B錯誤；

C．根據(jù)動量守恒定律的條件可知，系統(tǒng)的合外力為零，所以用兩個小車驗證動量守恒定律，需要平衡摩擦力；利用平拋運動來驗證動量守恒定律不需要平衡摩擦力，故C錯誤；

D．驗證機械能守恒定律時克服摩擦力做功，機械能減小，故應該平衡摩擦力，故D正確。

故選AD。

(3)[5][6][7]鉤碼和小車用線連接，故二者沿連線方向上的加速度相等，根據(jù)牛頓第二定律有

繩對小車的拉力

變形可得

由數(shù)學規(guī)律可知，在條件下，可以認為繩對小車的拉力近似等于鉤碼的總重力。

(4)[8]小車做勻加速直線運動，根據(jù)位移時間公式

推導出圖象的表達式為

故圖象的縱軸截距為在打0計數(shù)點時的小車的速度

[9]圖象的斜率

它在斜面上運動的加速度為