Question

【题目】在“探究加速度与合外力关系”的实验中，某兴趣小组重新设计实验，实验装置如图所示，并进行如下实验步骤：

①细绳一端系在小车上，另一端绕过定滑轮后挂一个小砝码盘（不计绳与滑轮间的摩擦）．

②在盘中放入质量为m的砝码，用活动支柱将木板装有定滑轮的一端垫高，调整木板倾角．恰好使小车沿木板匀速下滑．

③保持木板倾角不变，取下砝码盘，将纸带与小车相连，并穿过打点计时器的限位孔，接通打点计时器电源后，释放小车．

④取下纸带后，记录砝码和砝码盘的质量m+m0和对应的小车加速度a。

⑤改变盘中砝码的质量，重复②③④步骤进行实验．

回答下列问题

(1)实验中用打点计时器打出的一条较理想的纸带，纸带上A、B、C、D、E为无个相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔为0.1 s，各计数点间距离如图中所示，单位是cm。小车的加速度为____ m/s2，D点的速度为____m/s(保留3位有效数字)．

(2)在上述步骤④中，如果只记录砝码的质量，其他步骤与计算都正确的情况下，得到的图像是图中____．（填“甲”或“乙”）

(3)你认为本次实验中小车的质量是否需要远远大于砝码的质量__(填“是”或“否”）

(4)本实验中是否要平衡摩擦力__(填“是”或“否”）

Answer 1

【答案】 乙 否 否

【解析】（1）根据△x=aT2可得： ，D点的瞬时速度等于CE之间的平均速度，即： 。

（2）应该记录砝码和砝码盘的质量m+m0，如果只记录砝码的质量，将会使不加砝码时也存在合外力，即在外力为零时，加速度不为零，故选乙。

（3）当物体小车匀速下滑时有：mgsinθ=f+（m+m0）g，当取下细绳和砝码盘后，由于重力沿斜面向下的分力mgsinθ和摩擦力f不变，因此其合外力为（m+m0）g，由此可知该实验中不需要砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量。

（4）当物体小车匀速下滑时有：mgsinθ=f+（m+m0）g，当取下细绳和砝码盘后，由于重力沿斜面向下的分力mgsinθ和摩擦力f不变，因此其合外力为（m+m0）g，所以本实验中不否要平衡摩擦力。