Question

在探究物体的加速度a与物体所受外力F、物体质量M间的关系时，采用如下图(a)所示的实验装置．小车及车中的砝码质量用M表示，砂和砂桶的质量用m表示． (交流电的频率为50Hz)

(1)图(b)所示为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为　　　m/s²(保留两位有效数字)

(2)当M与m的大小关系满足________时，才可以认为绳子对小车的拉力大小等于砂和砂桶的重力．

(3)在实验中，由于没有注意始终满足（2）的条件，结果得到的图象应是图中的(　　)

(4)某一组同学先保持砂和砂桶的质量m一定来做实验，其具体操作步骤如下，以下做法正确的是________．

A．平衡摩擦力时，应将砂和砂桶用细绳通过定滑轮系在小车上

B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力

C．实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源

D．用天平测出m以及小车质量M，小车运动的加速度可直接用公式 求出

Answer

(1)     3.2   m／s2     (2)  M＞＞m         (3)     D           （4）   B

【解析】

试题分析：（1）在匀变速直线运动中连续相等时间内的位移差为常数，即，又计数点间的时间间隔，所以小车的加速度大小为 

(2) 绳子对小车的拉力大小为T，对小车及车中的砝码，根据牛顿第二定律有： ；对砂和砂桶，根据牛顿第二定律有：，联立以上两式解得：，当时，，所以当M与m的大小关系满足时，才可以认为绳子对小车的拉力大小等于砂和砂桶的重力．

(3)由(2)中两式联立解得：，当时，，此时a与成正比，为线性关系，当不能满足这个条件时，有，若M减小，a减小，图线的斜率减小，故选D．

(4) 平衡摩擦力时，应将绳从小车上拿去，轻轻推动小车，是小车沿木板运动，通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动，故A错误；每次改变小车的质量时，小车的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力，故B正确；实验时，应先放开小车，再接通打点计时器电源，由于小车运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于数据的采集和处理，故C错误；小车运动的加速度是利用打点计时器测量，如果用天平测出m以及小车质量M，直接用公式求出，这是在直接运用牛顿第二定律计算的，而我们实验是在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系，故D错误．所以选B．

考点：本题考查“探究物体的加速度a与物体所受外力F、物体质量M间的关系”的实验原理和实验注意事项，同时考查了纸带问题的处理方法、利用图象处理实验数据．