某实验小组利用小车、一端带有滑轮的导轨、打点计时器和几个已知质量的小钩码探究加速度与力的关系,实验装置如图甲所示.
某同学欲用图甲所示装置探究“加速度与质量的关系”.实验中砂和砂桶的总质量为m,小车和砝码的总质量为M.且实验过程中始终保持M<20m.
①实验中,为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,先调节长木板上滑轮的高度,使细线与长木板平行.接下来还需要进行的一项操作是
A.将长木板水平放置,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,给打点计时器通电,调节m的大小,使小车在砂和砂桶的牵引下运动,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动.
B.将长木板的一端垫起适当的高度,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,撤去砂和砂桶,给打点计时器通电,轻推小车,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动.
C.将长木板的一端垫起适当的高度,撤去纸带以及砂和砂桶,轻推小车,观察判断小车是否做匀速运动.
②图乙是实验中得到的一条纸带,O、A、B、C、D、E、F、G为8个相邻的计数点,相邻的两个计数点之间还有四个点未画出,已知打点计时器的工作频率为50Hz.该同学计划利用v﹣t图像计算小车的加速度.首先用刻度尺进行相关长度的测量,其中CE的测量情况如图丙所示,由图可知CE长为 cm,依据此数据计算打点计时器打下D点时小车的速度为 m/s.图丁中已标注出了打点计时器打下A、B、C、E、F五个点时小车的速度.
③请将打下D点时小车的速度标注在v﹣t图上.并描绘出小车的v﹣t图像.
④由图丁中描绘的图线可得出小车的加速度为 m/s2(计算结果保留两位有效数字)
⑤该同学保持砂和砂桶的总质量m不变,通过在小车上增加砝码改变小车的质量M,得到多组实验数据.为了探究加速度与质量的关系,该同学利用所测数据,做出了 与M的图像,下列给出的四组图像中正确的是:
如图,轻质细杆上端固定在O处的水平转轴上,下端连接一质量可忽略的力传感器P(可测出细杆所受拉力或压力大小)和质量m=1kg的小球,小球恰好没有触及水平轨道.轻杆可绕O处的转轴无摩擦在竖直面内转动,小球的轨道半径R=0.5m.在水平轨道左侧某处A固定一高度H=1.5m的光滑曲面,曲面底端与水平轨道平滑连接.质量与小球相同的物块从曲面顶端由静止释放,物块与水平轨道间的动摩擦因数 μ=0.5,物块滑到B处时与小球发生弹性正碰,碰后小球连杆绕O点做圆周运动.重力加速度g=10m/s2 .