Question

【题目】用如图所示的实验装置做“探究加速度与力、质量关系”的实验：

（1）下面列出了一些实验器材：电磁打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫块、小车和砝码、砂和砂桶。除以上器材外，还需要的实验器材有：__________。（多选）

A．天平（附砝码） B．秒表

C．刻度尺（最小刻度为mm） D．低压交流电源

（2）实验中，需要平衡小车和纸带运动过程中所受的阻力，正确的做法是 。

A．小车放在木板上，把木板一端垫高，调节木板的倾斜程度，使小车在不受绳的拉力时沿木板做匀速直线运动。

B．小车放在木板上，挂上砂桶，把木板一端垫高，调节木板的倾斜程度，使小车在砂桶的作用下沿木板做匀速直线运动。

C．小车放在木板上，后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器。把木板一端垫高，调节木板的倾斜程度，使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带沿木板做匀速直线运动。

（3）实验中，为了保证砂和砂桶所受的重力近似等于使小车做匀加速运动的拉力，砂和砂桶的总质量m与小车和车上砝码的总质量M之间应满足的条件是____ _____。这样，在改变小车上砝码的质量时，只要砂和砂桶质量不变，就可以认为小车所受拉力几乎不变。（1分）

（4）如图为某次实验纸带，在相邻两计数点间都有四个打点未画出，用刻度尺测得：S1＝0．55 cm，S2＝0．94 cm，S3＝1．35 cm，S4＝1．76 cm，S5＝2．15 cm，S6＝2．54 cm。

①相邻两计数点间的时间间隔为____________ s；

②计数点“6”和“7”的位移S7比较接近于____________（填“A、B、C、D”序号）

A．2．76 cm B．2．85 cm C．2．96 cm D．3．03 cm

③打下“3”点时小车的瞬时速度v3=_ __ m/s；小车的加速度a＝__ ___ m/s2。（计算结果均保留2位有效数字）

（5）某小组在研究“外力一定时，加速度与质量的关系”时，保持砂和砂桶质量不变，改变小车质量M，分别记录小车加速度a与其质量M的数据。在分析处理数据时，该组同学产生分歧：甲同学认为根据实验数据可以作出小车加速度a与其质量M的图像，如图（甲），然后由图像直接得出a与M成反比。乙同学认为应该继续验证a与其质量倒数1/M是否成正比，并作出小车加速度a与其质量倒数1/M的图像，如图（乙）所示。你认为 同学（选填“甲”或“乙”）的方案更合理。

（6）另一小组在研究“小车质量一定时，加速度与质量的关系”时，用改变砂的质量的办法来改变对小车的作用力F，然后根据测得的数据作出a－F图像，如图所示。发现图像既不过原点，末端又发生了弯曲，可能原因是________。

A．平衡摩擦力时，木板的倾斜角度过大，且砂和砂桶的质量较大

B．平衡摩擦力时，木板的倾斜角度过小，且砂和砂桶的质量较大

C．没有平衡摩擦力，且小车质量较大

D．平衡摩擦力时，木板的倾斜角度过小，且小车质量较大

Answer 1

【答案】（1）ACD；（2）C；（3）m<<M；（4）①0．1；② C ；③0．16；0．40；（5）乙；（6）B。

【解析】试题分析：（1）本实验的目的是探究加速度与力、质量关系，用砂桶的重力代表小车受到的合外力，需要用天平测砂桶和小车的质量，故选A项；打点计时器的工作电源为低压交流电源（4—6V），工作频率为50Hz，周期为0．02s，可以计时，不需要秒表，故选D项、不选B项；打点计时器打下纸带，需用刻度尺测量距离，以求加速度和瞬时速度，故选C项。

（2）平衡摩擦力的方法是用重力沿斜面向下的分力来抵消摩擦力的作用，具体做法是：将小车轻放（静止）在长木板上，挂好纸带（纸带和打点计时器的限位孔之间有摩擦力）、不挂砂桶，将长木板靠近打点计时器的一端适当垫高，形成斜面，轻推小车，使小车做匀速运动（纸带上两点间距离相等）即可，故C正确。

（3）砂桶和小车一起运动，根据牛顿第二定律，对砂桶：，对小车：，可得小车受到的拉力，加速度，本实验用砂桶的重力代表小车受到的合外力（拉力），由可知，，只有时，才有，所以砂和砂桶的总质量m与小车和车上砝码的总质量M之间应满足的条件是。

（4）①打点计时器的工作周期为T0=0．02s，相邻两计数点间都有四个打点未画出，所以两计数点之间的时间间隔为T=5T0=0．1s。根据匀变速直线运动的规律，可知：，比较接近于2．96cm，故选C项。

（5）反比例关系不容易根据图象判定，而正比例关系容易根据图象判定，故应该建立小车加速度a与小车质量的倒数关系图象，故应选乙方案。

（6）图象与横轴相交，说明需要用拉力平衡摩擦力，即没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够；由（3）可知，小车受到的拉力，当m＜＜M时，即砂桶总重力远小于小车的重力，绳子的拉力近似等于砂桶的总重力，小车的加速度a与拉力F成正比，如果砂和小桶的总质量太大，小车受到的拉力明显小于砂桶重力，加速度与砂桶重力（小车受到的合力）不成正比，a—F图象发生弯曲，不再是直线，故B正确。