Question

如图甲所示是某同学设计的“探究加速度a与物体所受合力F及质量m间关系”的实验装置简图，A为小车，B为打点计时器，C为装有砂的砂桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车拉力F等于砂和砂桶的总重力，小车运动加速度a可由纸带求得．

（1）若实验仪器为电火花计时器，下列关于其工作电压判断正确的是_____．

A．交流电源6V    B．直流电源6V   C．交流电源220V      D．直流电源220V

（2）图乙所示是某同学通过实验得到的一条纸带，他在纸带上取A、B、C、D、E、F、G等7个计数点（每相邻两个计数点之间还有4个点没有画出）．已知打点计时器所使用电源的频率为50Hz，用毫米刻度尺测得：AB=0.60cm，AC=1.60cm，AD=3.00cm，AE=4.80cm，AF=7.00cm，AG=9.60cm．

 

根据上图可知，打下E点时小车的速度为_______m/s．小车的加速度为_______m/s²．（计算结果均保留两位有效数字）

（3）另一同学保持小车质量不变，改变砂和砂桶质量，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F图线如图丙，该图线不通过原点，明显超出偶然误差范围，其主要原因是___________．

 

（4）若实验中将小车换成滑块，将木板水平放置可测出滑块与木板间的动摩擦因数μ．要测出动摩擦因数μ，需要测量的物理量有_______；实验测得的动摩擦因数μ比真实值______（填“大”或“小”）．

Answer

C 0.20 0.40 实验前未平衡摩擦力（或平衡摩擦力不足或平衡摩擦力时木板倾角过小） 砂和砂桶的总质量m、木块的质量M、以及对应的加速度a 大

【解析】

(1)[1]电火花打点计时器使用220V的交流电源,所以C正确的. 

(2)[2]根据匀变速直线运动中间时刻的速度等于平均速度可知E点的瞬时速度：

[3]根据逐差法即公式：

得小车的加速度：

代入数据解得

(3)[4]在图丙中，当加速度a为零时，F不等于零，可以知道实验前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足.

(4)[5][6]设滑块的质量为M,砂和砂桶的质量为m,根据牛顿第二定律得: 
对m：

对M：

计算得出：

而实验中是将砂和砂桶的重力mg近似等于绳的拉力，所以测得的动摩擦因数：

所以需要测量的物理量有：砂和砂桶质量m、木块的质量M、以及对应的加速度a； 对比与可知测得的动摩擦因数μ比真实值偏大.