Question

用如图所示的实验装置做“探究加速度与力、质量的关系”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：________.

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.

(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：x₁＝0.55cm，x₂＝0.94cm，x₃＝1.35cm，x₄＝1.76cm，x₅＝2.15cm，x₆＝2.54cm.

①相邻两计数点间的时间间隔为________s；

②计数点“6”和“7”间的位移x₇比较接近于________(填“A、B、C、D”序号)

A.2.76cm     B.2.85cm      C.2.96cm      D.3.03cm

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的图象，如图，然后由图象直接得出a与M成反比.乙同学认为应该继续验证a与其质量倒数是否成正比，并作出小车加速度a与其质量倒数的图象，如图所示.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图象，如图所示.发现图象既不过原点，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)ACD (2)C (3)m≪M (4)①0.1 ②C 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。