Question

（10分）某实验小组欲以图甲所示实验装置“探究加速度与物体受力和质量的关系”。图中A为小车，B为装有砝码的小盘，C为一端带有定滑轮的长木板，小车通过纸带与电磁打点计时器相连，小车的质量为m₁，小盘(及砝码)的质量为m₂。

（1）下列说法正确的是

A．实验时先放开小车，再接通打点计时器的电源

B．每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力

C．本实验中应满足m₂远小于m_l的条件

D．在用图象探究小车加速度与受力的关系时，应作a-m_l图象

（2）实验中，得到一条打点的纸带，如图乙所示，已知相邻计数点间的时间间隔为T，且间距x_l、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆已量出，则打点计时器打下F点时小车的瞬时速度的计算式为v_F=________________、小车加速度的计算式a=________________________。

（3）某同学平衡好摩擦阻力后，在保持小车质量不变的情况下，通过多次改变砝码重力，作出小车加速度a 与砝码重力F的图象如图丙所示。若牛顿第二定律成立，重力加速度g= 10 m/s²，则小车的质量为__________kg，小盘的质量为__________kg。

（4）实际上，在砝码的重力越来越大时，小车的加速度不能无限制地增大，将趋近于某一极限值，此极限值为___________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】

试题分析：（1）打点计时器的应用过程中，在打点时应先启动打点计时器，在释放小车，A选项错误；平衡摩擦力时据mgsinθ=µmgcosθ，质量可以消去，说明质量不是影响平衡的因素，B选项错误；小车的动力来自砝码的重力，所以有m₂g=(m₁+m₂)a,当m₁＞＞ m₂有a=m₂g/ m₁,所以C选项正确；由a=m₂g/ m₁可知应作a—1/m图像，D选项错误。（2）据中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，有v_F=(x₅+x₆)/2T；据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）据图像有a=Kf+0.3，斜率k=1/m₁=Δa/ΔF，m₁=2.0kg；据m₂g=(m₁+m₂)a,当m₁＞＞ m₂有m₂g=m₁a，则盘的质量为0.06kg；（4）据m₂g=(m₁+m₂)a,当m₁＞＞ m₂有a=m₂g/ m₁，当m₂增加到等于m₁时加速度a=10m/s²，但此时已经不能满足本实验的条件了。

考点：本题考查探究加速度与物体受力和质量的关系的实验。