Question

10．利用图1装置可以做力学中的许多实验，

（1）以下说法正确的是CD．
A．用此装置“研究匀变速直线运动”时，必须设法消除小车和滑轨间的摩擦阻力的影响
B．用此装置“研究匀变速直线运动”时，应使小盘和盘内砝码的总质量远小于小车的质量
C．用此装置“探究加速度a与力F的关系”应使小盘和盘内砝码的总质量远小于小车的质量
D．实验的操作过程中应先接通电源，后释放小车
（2）本装置中要用到打点计时器，如图2所示为实验室常用的两种计时器，其中甲装置用的电源要求是A．
A．交流220V     B．直流220V    C．交流4-6V   D．直流4-6V
（3）在利用此装置“探究加速度a与力F的关系”时，某次实验得到的纸带如图所示，O、A、B、C和D是纸带上
的五个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出，A、B、C、D四点到O点的距离如图．打点计时器电源频率为50Hz．根据纸带上数据计算出小车加速度a为0.43m/s²（结果保留2位有效数字）
（4）在利用此装置“探究加速度a与力F的关系”时，实验时以小车的加速度a为纵坐标，细线的拉力F（即砝码和砝码盘的总重力G）为横坐标，建立坐标系，并画出a-F图象得出加速度与力的关系．
①某同学画出的a-F图象如图4所示，图线中直线的斜率物理含义是：小车质量的倒数，后面直线发生弯曲的可能原因是小车质量不再远大于悬挂物总质量；
②另一位同学认为：砝码和砝码盘的总重力G大于细线拉力F，G应该是系统（盘、砝码、车）的合力大小，于是将本实验在①基础上做了改动：每次实验时将小车上的砝码拿下放到砝码盘上，其他操作都不变，那么他画出的a-F图象是（填“是”或“不是”）一条过坐标原点的直线．

Answer 1

分析 （1、2）根据实验的原理和实验中要注意的操作步骤确定正确的选项．电磁打点计时器使用4-6V的交流电源，电火花打点计时器使用220V的交流电源．
（3）根据连续相等时间内的位移之差是一恒量，结合逐差法求出加速度．
（4）根据牛顿第二定律得出加速度与F的关系式，结合关系式分析图线斜率的物理意义，知道后面直线发生弯曲的可能原因是小车质量不再远大于悬挂物总质量．
（5）对系统研究，抓住总质量不变，得出加速度与合力的关系，从而确定图线的形状．

解答 解：（1）A、用此装置“研究匀变速直线运动”时，不需要平衡摩擦力，故A错误．
B、用此装置“研究匀变速直线运动”时，不需要使小盘和盘内砝码的总质量远小于小车的质量，只要使小车做匀变速运动即可．故B错误．
C、为了使砝码和小盘的总重力表示拉力，实验时应使小盘和盘内砝码的总质量远小于小车的质量，故C正确．
D、实验时应先接通电源后释放小车．故D正确．
故选：CD．
（2）电火花打点计时器使用的是220V的交流电源，故选：A．
（3）根据△x=aT²，运用逐差法得，a=$\frac{{x}_{BD}-{x}_{OB}}{4{T}^{2}}=\frac{（4.35-1.31-1.31）×1{0}^{-2}}{4×0.01}$≈0.43m/s²．
（4）根据牛顿第二定律得，a=$\frac{F}{m}$，则图线的斜率为小车质量的倒数．后面直线发生弯曲的可能原因是小车质量不再远大于悬挂物总质量．
（5）对系统研究，有：a=$\frac{mg}{{M}_{总}}$，因为总质量不变，可知a与F成正比，图线为过原点的倾斜直线．
故答案为：（1）CD   （2）A  （3）0.43
（4）①小车质量的倒数，小车质量不再远大于悬挂物总质量   ②是

点评 解决本题的关键知道实验的原理以及实验中的注意事项，掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度和加速度．