Question

（10分）某實(shí)驗(yàn)小組欲以圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置“探究加速度與物體受力和質(zhì)量的關(guān)系”。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木板，小車通過紙帶與電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器相連，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．實(shí)驗(yàn)時(shí)先放開小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源

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)中應(yīng)滿足m₂遠(yuǎn)小于m_l的條件

D．在用圖象探究小車加速度與受力的關(guān)系時(shí)，應(yīng)作a-m_l圖象

（2）實(shí)驗(yàn)中，得到一條打點(diǎn)的紙帶，如圖乙所示，已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T，且間距x_l、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆已量出，則打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下F點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度的計(jì)算式為v_F=________________、小車加速度的計(jì)算式a=________________________。

（3）某同學(xué)平衡好摩擦阻力后，在保持小車質(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的圖象如圖丙所示。若牛頓第二定律成立，重力加速度g= 10 m/s²，則小車的質(zhì)量為__________kg，小盤的質(zhì)量為__________kg。

（4）實(shí)際上，在砝碼的重力越來越大時(shí)，小車的加速度不能無限制地增大，將趨近于某一極限值，此極限值為___________m/s²。

 

Answer 1

【答案】

（1）C      （2）v_F=(x₅+x₆)/2T   〔( x₆ +x₅ +x₄ )-(x₃ +x₂ +x₁)〕/9T² 

（3）2.0   0.06     （4）10

【解析】

試題分析：（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的應(yīng)用過程中，在打點(diǎn)時(shí)應(yīng)先啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，在釋放小車，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；平衡摩擦力時(shí)據(jù)mgsinθ=µmgcosθ，質(zhì)量可以消去，說明質(zhì)量不是影響平衡的因素，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；小車的動(dòng)力來自砝碼的重力，所以有m₂g=(m₁+m₂)a,當(dāng)m₁＞＞ m₂有a=m₂g/ m₁,所以C選項(xiàng)正確；由a=m₂g/ m₁可知應(yīng)作a—1/m圖像，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。（2）據(jù)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度，有v_F=(x₅+x₆)/2T；據(jù)a₁=(x₆-x₃)/3T², a₂=(x₅-x₂)/3T², a₃=(x₄-x₁)/3T²,a=( a₁ +a₂ +a₃)/3=〔( x₆ +x₅ +x₄ )-(x₃ +x₂ +x₁)〕/9T²。（3）據(jù)圖像有a=Kf+0.3，斜率k=1/m₁=Δa/ΔF，m₁=2.0kg；據(jù)m₂g=(m₁+m₂)a,當(dāng)m₁＞＞ m₂有m₂g=m₁a，則盤的質(zhì)量為0.06kg；（4）據(jù)m₂g=(m₁+m₂)a,當(dāng)m₁＞＞ m₂有a=m₂g/ m₁，當(dāng)m₂增加到等于m₁時(shí)加速度a=10m/s²，但此時(shí)已經(jīng)不能滿足本實(shí)驗(yàn)的條件了。

考點(diǎn)：本題考查探究加速度與物體受力和質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)。