Question

【题目】某实验小组按如图所示实验装置探究“加速度与物体所受合外力的关系”。图中为装有砝码的小车，为装有砝码的小盘，为一端带有定滑轮的长木板，小车通过纸带与打点计时器（未画出）相连，小车（及砝码）的质量为，小盘（及砝码）的质量为。

(1)在该实验中必须采用控制变量法，应保持 _____________（用题中物理量表示）不变，用装有砝码的小盘所受的重力大小作为 _____________，用纸带法测小车的加速度。为使砝码及小盘的总重力在数值上近似等于小车运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码及小盘的总质量 ________（选填“远大于”“远小于”或“近似等于”）小车和小车上砝码的总质量。

(2)改变小盘中所放砝码的数量，多次重复测量。如图所示在某次实验中根据测得的多组数据可画出关系图线。此图线的段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是 _________。（填正确选项前字母）

A.操作前未平衡摩擦力

B.牵引小车的细绳与长木板未保持不行

C.小盘中所放砝码的总质量太大

D.所用小车的质量太大

(3)实验中，得到一条打点的纸带，如图所示，并在其上取了7个计数点，各计数点到点的距离如图所示，其中相邻两点间的时间间隔为，则打点时的速度______；加速度______。

Answer 1

【答案】M 小车所受的合外力 远小于 C

【解析】

(1)[1][2]研究加速度与物体所受合外力的关系时，采取控制变量法，需要保持研究对象的质量不变，即保持小车（及砝码）的质量M不变，用小盘（及砝码）所受的重力大小作为小车所受的合外力；

[3]对连接体由牛顿第二定律可得细绳的真实拉力为

若要，需要满足，即为使砝码及小盘的总重力在数值上近似等于小车运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码及小盘的总质量远小于小车和小车上砝码的总质量。

(2)[4]由图像过原点，说明平衡摩擦力合适，而在实验中，实际上小盘（及砝码）的重力与小车所受的拉力不等，在小盘（及砝码）质量远小于小车的质量时，小盘（及砝码）的重力近似等于绳子的拉力，当小盘（及砝码）的质量比较大时，小盘（及砝码）的重力大于绳子的拉力，此时可以对整体研究，

即图线的斜率表示（m+M）的倒数，所以图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是小盘中砝码的总质量太大，故C正确，ABD错误。

故选C。

(3)[5]根据匀变速直线运动的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，有

[6]根据匀变速直线运动的判别式，结合六段位移采用逐差法可得平均加速度为