Question

10．“探究加速度与力、质量的关系”实验装置如图1所示．

（1）如果是电火花打点计时器，它使用的电源电压是交流220 V，每隔0.02 s打一次点．
（2）实验中需要平衡摩擦力，做法是：适当填高木板左 端（填“左”或“右”），不把装砂小桶的细线系在小车上，让纸带穿过打点计时器，并系在小车上，让小车靠近打点计时器，打开电源，轻推一下小车使其运动，当纸带上相邻两点之间的距离满足下列哪个条件时（除前面若干点外），可以认为这一工作已经完成．答A
A．都相等
B．均匀增大
C．均匀减小
（3）该实验中，进行“平衡摩擦力”的操作，其目的是A
A．为了使小车受到的合外力等于小车受到细线的拉力
B．为了使小车受到细线的拉力等于所挂砂桶和砂的总重力
C．为了使小车能做匀加速运动
（4）如图2所示，甲图是某一实验打出的一条纸带，乙图是其局部放大图．则O、D间的距离为是8.00cm．打下D点时小车的瞬时速度大小是0.359 m/s（保留三位有效数字）

（5）根据纸带打出的点，已经求出了A、B、C、E、F各点的速度，并在以O点为0时刻的v-t图象中标出了它们的位置，请你再将D点的速度标在图3中，画出v-t图象，根据图象求出的加速度a=0.77m/s²（保留二位有效数字）

Answer 1

分析 （1）了解打点计时器的构造、工作原理、工作特点等，比如工作电压、打点周期等，掌握基本仪器的使用，能够正确的使用打点计时器．
（2）在“验证牛顿第二定律”实验中，使得砝码的重力等于小车的合力，需平衡摩擦力，平衡摩擦力时，不挂砝码，小车后面需连接纸带．平衡摩擦力后，小车在木板上做匀速直线运动；
（3）为使小车受到的合力等于绳子的拉力，实验前应平衡摩擦力．
（4）根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上b点时小车的瞬时速度大小
（5）在v-t图象中图象的斜率表示加速度的大小．

解答 解：（1）打点计时器是一种计时仪器，使用交流电源，电火花打点计时器使用交流220V电源工作，频率为50HZ，打点的时间间隔为0.02s．
（2）在该实验中，我们认为绳子的拉力就等于小车所受的合外力，应该平衡摩擦力，正确的操作应该是在没有定滑轮的一端把长木板垫起适当角度，细绳的另一端不能悬挂砂和砂桶，轻推一下小车，小车能做匀速直线运动，所以适当垫高木板的左端，纸带上相邻两点间的距离相等；
（3）平衡摩擦力的目的是为了使小车受到的合外力等于小车受到细线的拉力，故选A；
（4）O点刻度：2.00cm       D点刻度：10.00cm
0D间的距离：${x}_{OD}^{\;}=10.00-2.00=8.00cm$
C点刻度：6.82cm      E点刻度：14.00cm
据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，所以${v}_{D}^{\;}=\frac{{x}_{CE}^{\;}}{2T}=\frac{14.00cm-6.82cm}{0.2s}=35.9cm/s$=0.359m/s
（5）如图

根据加速度的定义，有：$a=\frac{△v}{△t}=\frac{0.39-0}{0.5}m/{s}_{\;}^{2}=0.77m/{s}_{\;}^{2}$
故答案为：（1）220       0.02      （2）左      A       （3）A     （4）8.00        0.359        （5）图象如图       0.77

点评 解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项，然后熟练应用物理规律来解决实验问题．要学会应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用．