Question

如下圖所示為“探究加速度與物體受力和質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置圖．圖中A為小車，B為裝有砝碼的小盤，C為一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板，小車通過紙帶與電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器相連，計(jì)時(shí)器接50Hz交流電．小車的質(zhì)量為m₁，小盤（及砝碼）的質(zhì)量為m₂．

（1）下列說法正確的是_______。

A．為平衡小車與水平木板之間摩擦力，應(yīng)將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，在掛小盤（及砝碼）的情況下使小車恰好做勻速運(yùn)動(dòng)

B．每次改變小車質(zhì)量時(shí)，應(yīng)重新平衡摩擦力

C．本實(shí)驗(yàn)中要滿足m2應(yīng)遠(yuǎn)小于m1的條件

D．在用圖像探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時(shí)，應(yīng)作圖像

（2）實(shí)驗(yàn)中，得到一條打點(diǎn)的紙帶，如右圖所示，已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T，且間距x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆已量出，則計(jì)算小車加速度的表達(dá)式為a=                    ；
（3）某同學(xué)在平衡好摩擦力后，保持小車質(zhì)量不變的情況下，通過多次改變砝碼重力，作出小車加速度a與砝碼重力F的圖象如右圖所示，若牛頓第二定律成立，重力加速度g=10m/s²，則小車的質(zhì)量為______kg，小盤的質(zhì)量為______kg。(二個(gè)結(jié)果都保留兩位有效數(shù)字)

（4）如果砝碼的重力越來越大時(shí)，小車的加速度不能無限制地增加，會(huì)趨近于某一極限值，此極限值為_____ m/s²。

Answer 1

（1）  C ；（2）；(3)  2.0或2.1 ； 0.060-0.063之間都對(duì) ；（4） 10  

試題分析：（1）“探究加速度與物體受力和質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，為了消除摩擦力的影響，通過重力沿斜面向下的分力來平衡摩擦力，故將木板帶滑輪的一端墊高，故A錯(cuò)誤；因摩擦因數(shù)不變，改變小車質(zhì)量后，無需重新平衡摩擦力，故B錯(cuò)誤；本實(shí)驗(yàn)中繩子的拉力為小車提供加速度，整體分析有： ，設(shè)繩子拉力為T，分析砝碼受力有：，解得拉力，由此可知，只有當(dāng)m₁遠(yuǎn)大于m₂時(shí)，繩子的拉力才近似等于盤和砝碼的總重力，故C正確；由牛頓第二定律可知，本實(shí)驗(yàn)應(yīng)做圖像，故D錯(cuò)誤；
（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式可得逐差公式，故在本題中有，故有a=
（3）根據(jù)牛頓第二定律可知故有，即圖像斜率表示小車質(zhì)量的倒數(shù)，取點(diǎn)代入數(shù)據(jù)可得kg=2.0kg，同理計(jì)算縱截距求得小盤質(zhì)量kg。
（4）當(dāng)砝碼質(zhì)量不斷增大時(shí)，對(duì)系統(tǒng)整體分析，根據(jù)牛頓第二定律可知，小車加速度，由數(shù)學(xué)知識(shí)取極限可知當(dāng)越來越大時(shí)=10m/s²。