Question

【題目】用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置做“探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)：

（1）下面列出了一些實(shí)驗(yàn)器材：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、帶滑輪的長木板、墊塊、小車和砝碼、砂和砂桶。除以上器材外，還需要的實(shí)驗(yàn)器材有：__________。（多選）

A．天平（附砝碼） B．秒表

C．刻度尺（最小刻度為mm） D．低壓交流電源

（2）實(shí)驗(yàn)中，需要平衡小車和紙帶運(yùn)動(dòng)過程中所受的阻力，正確的做法是 。

A．小車放在木板上，把木板一端墊高，調(diào)節(jié)木板的傾斜程度，使小車在不受繩的拉力時(shí)沿木板做勻速直線運(yùn)動(dòng)。

B．小車放在木板上，掛上砂桶，把木板一端墊高，調(diào)節(jié)木板的傾斜程度，使小車在砂桶的作用下沿木板做勻速直線運(yùn)動(dòng)。

C．小車放在木板上，后面固定一條紙帶，紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。把木板一端墊高，調(diào)節(jié)木板的傾斜程度，使小車在不受繩的拉力時(shí)能拖動(dòng)紙帶沿木板做勻速直線運(yùn)動(dòng)。

（3）實(shí)驗(yàn)中，為了保證砂和砂桶所受的重力近似等于使小車做勻加速運(yùn)動(dòng)的拉力，砂和砂桶的總質(zhì)量m與小車和車上砝碼的總質(zhì)量M之間應(yīng)滿足的條件是____ _____。這樣，在改變小車上砝碼的質(zhì)量時(shí)，只要砂和砂桶質(zhì)量不變，就可以認(rèn)為小車所受拉力幾乎不變。（1分）

（4）如圖為某次實(shí)驗(yàn)紙帶，在相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間都有四個(gè)打點(diǎn)未畫出，用刻度尺測得：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相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為____________ s；

②計(jì)數(shù)點(diǎn)“6”和“7”的位移S7比較接近于____________（填“A、B、C、D”序號）

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

③打下“3”點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度v3=_ __ m/s；小車的加速度a＝__ ___ m/s2。（計(jì)算結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）

（5）某小組在研究“外力一定時(shí)，加速度與質(zhì)量的關(guān)系”時(shí)，保持砂和砂桶質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量M，分別記錄小車加速度a與其質(zhì)量M的數(shù)據(jù)。在分析處理數(shù)據(jù)時(shí)，該組同學(xué)產(chǎn)生分歧：甲同學(xué)認(rèn)為根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以作出小車加速度a與其質(zhì)量M的圖像，如圖（甲），然后由圖像直接得出a與M成反比。乙同學(xué)認(rèn)為應(yīng)該繼續(xù)驗(yàn)證a與其質(zhì)量倒數(shù)1/M是否成正比，并作出小車加速度a與其質(zhì)量倒數(shù)1/M的圖像，如圖（乙）所示。你認(rèn)為 同學(xué)（選填“甲”或“乙”）的方案更合理。

（6）另一小組在研究“小車質(zhì)量一定時(shí)，加速度與質(zhì)量的關(guān)系”時(shí)，用改變砂的質(zhì)量的辦法來改變對小車的作用力F，然后根據(jù)測得的數(shù)據(jù)作出a－F圖像，如圖所示。發(fā)現(xiàn)圖像既不過原點(diǎn)，末端又發(fā)生了彎曲，可能原因是________。

A．平衡摩擦力時(shí)，木板的傾斜角度過大，且砂和砂桶的質(zhì)量較大

B．平衡摩擦力時(shí)，木板的傾斜角度過小，且砂和砂桶的質(zhì)量較大

C．沒有平衡摩擦力，且小車質(zhì)量較大

D．平衡摩擦力時(shí)，木板的傾斜角度過小，且小車質(zhì)量較大

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】試題分析：（1）本實(shí)驗(yàn)的目的是探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系，用砂桶的重力代表小車受到的合外力，需要用天平測砂桶和小車的質(zhì)量，故選A項(xiàng)；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電源為低壓交流電源（4—6V），工作頻率為50Hz，周期為0．02s，可以計(jì)時(shí)，不需要秒表，故選D項(xiàng)、不選B項(xiàng)；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下紙帶，需用刻度尺測量距離，以求加速度和瞬時(shí)速度，故選C項(xiàng)。

（2）平衡摩擦力的方法是用重力沿斜面向下的分力來抵消摩擦力的作用，具體做法是：將小車輕放（靜止）在長木板上，掛好紙帶（紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔之間有摩擦力）、不掛砂桶，將長木板靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端適當(dāng)墊高，形成斜面，輕推小車，使小車做勻速運(yùn)動(dòng)（紙帶上兩點(diǎn)間距離相等）即可，故C正確。

（3）砂桶和小車一起運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律，對砂桶：，對小車：，可得小車受到的拉力，加速度，本實(shí)驗(yàn)用砂桶的重力代表小車受到的合外力（拉力），由可知，，只有時(shí)，才有，所以砂和砂桶的總質(zhì)量m與小車和車上砝碼的總質(zhì)量M之間應(yīng)滿足的條件是。

（4）①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作周期為T0=0．02s，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間都有四個(gè)打點(diǎn)未畫出，所以兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為T=5T0=0．1s。根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，可知：，比較接近于2．96cm，故選C項(xiàng)。

（5）反比例關(guān)系不容易根據(jù)圖象判定，而正比例關(guān)系容易根據(jù)圖象判定，故應(yīng)該建立小車加速度a與小車質(zhì)量的倒數(shù)關(guān)系圖象，故應(yīng)選乙方案。

（6）圖象與橫軸相交，說明需要用拉力平衡摩擦力，即沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠；由（3）可知，小車受到的拉力，當(dāng)m＜＜M時(shí)，即砂桶總重力遠(yuǎn)小于小車的重力，繩子的拉力近似等于砂桶的總重力，小車的加速度a與拉力F成正比，如果砂和小桶的總質(zhì)量太大，小車受到的拉力明顯小于砂桶重力，加速度與砂桶重力（小車受到的合力）不成正比，a—F圖象發(fā)生彎曲，不再是直線，故B正確。