Question

17．某研究性学习小组用如图1所示的装置探究牛顿第二定律．该小组在实验中确定的研究对象是小车，而且认为细线对小车的拉力等于砂桶和砂的总重力，也是小车所受的合外力．

（1）对该实验，以下说法中正确的是CD．
A．将电磁打点计时器接在6V电压的干电池组上，先接通电源，再放开小车
B．在长木板不带定滑轮的一端下面垫一木块，反复移动木块的位置，直到小车在砂桶和砂的拉动下带动纸带做匀速直线运动，以平衡小车运动中受到的摩擦力
C．实验中必须使砂桶和砂的总质量远小于小车的质量
D．细线对小车的真实拉力一定略小于砂桶和砂的总重力
（2）某同学在做实验时，不慎将已平衡好摩擦力的长木板下面垫的小木片向远离定滑轮端移动一段距离而没有发现，那么描绘出来的a-F图象应是图2中的哪一个？B
（3）如图3所示是某同学在实验中打出的一条纸带，O、A、B、C、D为在纸带上所选的计数点，相邻计数点间还有四个点，所用交变电源的频率为50Hz，量出相邻计数点之间的距离分别为：OA=2.40cm，AB=2.81cm，BC=3.24cm，CD=3.64cm．则打点计时器打下C点的瞬时速度v_C=0.344m/s，该物体运动的加速度a=0.418m/s²（结果均保留三位有效数字）

Answer 1

分析 （1）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．
（2）长木板下面垫的小木片向远离定滑轮端移动一段距离，导致木板倾角减小，平衡摩擦力不够．
（3）利用在匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度大小，据此可以求出C点速度大小；利用逐差法可以求出加速度的大小．

解答 解：（1）A、电磁打点计时器应接在电压为6V以下的交流电源上，先接通电源，再放开小车，故A错误；
B、做该实验需要平衡摩擦力，所以在长木板不带定滑轮的一端下面垫一木块，反复移动木块的位置，让小车做匀速直线运动，砂桶和砂不能挂在小车上，故B错误；
C、当小车的质量远大于砝码盘和砝码的总质量时，才能近似认为细线对小车的拉力大小等于砝码盘和砝码的总重力大小，故C正确；
D、实际上砂桶和砂也做匀加速运动，mg-T=ma，所以细线对小车的真实拉力一定略小于砂桶和砂的总重力，故D正确；
故选：CD
（2）长木板下面垫的小木片向远离定滑轮端移动一段距离，导致木板倾角减小，平衡摩擦力不够，因此当存在拉力F时，物体的加速度为零，故ACD错误，B正确．
故答案为：B．
（3）相邻两个计数点之间还有4个点没有画出，则相邻点时间间隔为0.1s；
匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度大小，所以有：
${v}_{C}^{\;}$=$\frac{{x}_{BD}^{\;}}{2T}$=$\frac{0.0324+0.0364}{0.2}m/s$=0.344m/s
根据△x=aT²有：
a=$\frac{{x}_{BD}^{\;}-{x}_{OB}^{\;}}{（2T）_{\;}^{2}}$=$\frac{（0.0324+0.0364）-（0.0240+0.0281）}{4×0．{1}_{\;}^{2}}m/{s}_{\;}^{2}$=0.418m/s²；
故答案为：（1）CD           （2）B          （3）0.344     0.418

点评 明确实验原理是解决实验问题的关键，在处理实验打出的纸带时，经常要用匀变速直线运动规律以及去推论，因此要加强基本物理规律在实验中的应用．