1.(2021年德州检测)如图所示为“探究加速度与物体受力和质量的关系”实验装置图.图中A为小车,B为装有砝码的托盘,C为一端带有定滑轮的长木板,小车通过纸带与电火花计时器相连,计时器接50 Hz交流电.小车的质量为m1,托盘(及砝码)的质量为m2.
(1)下列说法中正确的是________.
A.每次改变小车质量时,应重新平衡摩擦力
B.实验时应先释放小车后接通电源
C.本实验m2应远大于m1
D.在用图像探究加速度与质量的关系时,应作a-图像
(2)实验时,某同学因疏忽遗漏了平衡摩擦力这一步骤,他测量得到的a-F图像如图所示,可能是图中的图线________.(填“甲”“乙”或“丙”)
【答案】(1)D (2)丙
【解析】(1)平衡摩擦力,假设木板倾角为θ,则有f=mgsin θ=μmgcos θ,m约掉了,故不需要重新平衡摩擦力,A错误;实验时应先接通电源后释放小车,故B错误;让小车的质量m1远大于托盘(及砝码)的质量m2,因为绳子的拉力F=m1a=m2g,故应该是m2?m1,故C错误;F=m1a,所以a=F,当F一定时,a与成正比,故D正确.
(2)遗漏了平衡摩擦力这一步骤,就会出现当有拉力时物体不动的情况.故图线为丙.
2.(2021届长春质检)如图1所示,为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置及数字化信息系统,以此获得了小车加速度a与钩码的质量及小车和砝码的质量对应关系图.钩码的质量为m1,小车和砝码的质量为m2,重力加速度为g.
(1)下列说法正确的是______.
A.每次在小车上加减砝码时,应重新平衡摩擦力
B.实验时若用打点计时器应先释放小车后接通电源
C.本实验m2应远小于m1
D.在用图像探究加速度与质量关系时,应作a-图像
(2)实验时,某同学由于疏忽,遗漏了平衡摩擦力这一步骤,测得F=m1g,作出a-F图像,他可能作出图2中____(填“甲”“乙”或“丙”)图线.此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是______.
A.小车与轨道之间存在摩擦 B.导轨保持了水平状态
C.钩码的总质量太大 D.所用小车的质量太大
(3)实验时,某同学遗漏了平衡摩擦力这一步骤,若轨道水平,他测量得到的-a图像为图3.设图中直线的斜率为k,在纵轴上的截距为b,则小车与木板间的动摩擦因数μ=________.
【答案】(1)D (2)丙 C (3)
【解析】(1)平衡摩擦力,假设木板倾角为θ,则有f=mgsin θ=μmgcos θ,约去了m,每次在小车上加减砝码时,不需要重新平衡摩擦力,故A错误.实验时应先接通电源后释放小车,故B错误.让小车的质量m2远大于钩码的质量m1,因为实际上绳子的拉力F=m2a=,故应该是m1?m2,故C错误.由牛顿第二定律F=ma,所以a=,在用图像探究小车的加速度与质量的关系时,通常作a- 图像,故D正确.
(2)遗漏了平衡摩擦力这一步骤,就会出现当有拉力时物体不动的情况,故可能作出图2中的丙图线.此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是钩码的总质量太大,没有远小于小车和砝码的质量,故选C.
(3)根据牛顿第二定律可知m1g-μm2g=m2a,变形=+a,结合-a图像可得,斜率k=,截距b=,所以小车与木板间的动摩擦因数为μ=.