Question

某实验小组采用如图所示的装置“探究加速度、质量和合力的关系”。提供的实验器材：电火花打点计时器、纸带、砂桶、细砂、细线、小车及砝码、一端带滑轮的长木板及垫块。某同学打出了一条纸带。已知计时器打点的时间间隔为0.02s，他按打点先后顺序每5个点取1个计数点，得到了A、B、C、D、E等几个计数点。

（1）为完成此实验，下列不需要的器材是______（填下列仪器前的字母代号）。

A．天平

B．秒表

C．毫米刻度尺

（2）实验时，为了使小车所受的合力大小等于砂和砂桶的总重力，为此，一方面要消除摩擦力的影响；另一方面还应使砂和砂桶的质量______小车和砝码的总质量（填“远小于”或“远大于”）。

（3）已知打点计时器接在频率为50Hz的交流电源两端，打C点时的瞬时速度v_c=______m/s，则此次实验中小车运动的加速度的测量值a=______m/s²．（结果保留两位有效数字）

（4）甲同学在探究加速度与力的关系时，根据测量数据作出的a一F图线，如图（a）所示。则实验存在的问题是______。

（5）乙、丙两同学用同一装置探究加速度与力的关系时，画出了各自得到的a-F图线，如图（b）所示。则是两同学做实验时______取值不同造成的。

（6）随着F的增大，a-F图线最后会略微向______弯曲（填上或下）。

Answer

B 远小于 0.54 1.0 平衡摩擦力过度 小车和砝码的质量 下

【解析】

（1）实验过程需要测出砂与砂桶、以及小车的质量，要用到天平。还需要用刻度尺测出纸带上计数点间的距离，有了打点计时器后不需要秒表。故AC错误，B正确。

（2）小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，则应该改变木板的倾角，用重力的下滑分量来平衡摩擦力；重物加速下滑，处于失重状态，其对细线的拉力小于重力，设拉力为T，根据牛顿第二定律，有对重物，有 mg-T=ma，对小车，有T=Ma，解得：，当Mm时，有T≈mg，所以，实验时应使砂和砂桶的质量远小于小车和砝码的总质量。

（3）打C点时的瞬时速度，根据xCE-xAC=a（2T）2，解得a=1.0m/s2

（4）如图（a）所示，当F=0时a≠0，则知平衡摩擦力过度。

（5）根据 ，知图线的斜率不同，是由于小车和砝码的质量不同造成的。

（6）随着F的增大，即砂和砂桶的质量增大，将破坏砂和砂桶的质量远小于小车和砝码的总质量这个条件，a-F图线最后会略微向下弯曲。