Question

【题目】图甲为“探究加速度与物体所受合外力、物体质量的关系”的实验装置示意图，砂和砂桶的总质量为m，小车和砝码的总质量为M。

(1)如图乙所示为实验中用打点计时器打出的一条较理想的纸带，打点计时器所用交流电的频率为50Hz，纸带上O、A、B、C、D、E为六个相邻的计数点（两相邻计数点间还有4个点迹没有画出），通过测量和计算可知，x1、x2、x3、x4、x5分别为4.50cm、5.28cm、6.07cm、6.85cm、7.63cm。则打点计时器打下相邻计数点的时间间隔为_______s，根据上述数据，可知小车拖动纸带运动的加速度的测量值为_______m/s2（计算结果保留3位有效数字）。

(2)实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小，在探究外力不变的情况下加速度与质量之间的关系时，用到了小车的加速度a与小车和砝码总质量的倒数关系的图象。以下关于该实验的说法中正确的是_______。（选填选项前的字母）

A．需要用天平测量小车和砝码的总质量M

B．实验需要保证的条件是小车和砝码的总质量远大于砂和砂桶的总质量

C．实验前需要将固定打点计时器一侧的木板垫高一些，其目的是为了增大小车下滑的加速度

D．实验时如果没有将固定打点计时器一侧的木板垫高一些，将会导致a-图象不是一条直线

(3)某组同学用上述实验器材在探究质量不变的情况下，加速度与外力之间的关系时，将所获得的6组数据对应地绘制在图所示的a-F图中，请你根据图中点迹，绘制一条可以反映加速度和拉力关系的图线____________________________。

(4)根据第(3)问中你所绘制的图线，可反映出该组同学在实验操作中的不妥之处是___________。

Answer 1

【答案】0.1 0.783 AB 右端垫的过高，平衡摩擦过度

【解析】

(1)[1]打点计时器所用交流电的频率为50Hz，可知打点周期为

又由于两相邻计数点间还有4个点迹没有画出可知相邻计数点的时间间隔为

[2]根据匀变速直线运动的推论

可得小车的加速度为

代入数据解得

(2)[3]A．因为要作出小车的加速度a与小车和砝码总质量的倒数关系的图象，所以要用天平测量小车和砝码总质量M，故A正确；

B．实验中当小车和砝码的总质量远大于砂和砂桶的总质量时，绳子的拉力才近似等于沙和沙桶的总重力，故B正确；

C．实验前需要将固定打点计时器一侧的木板垫高一些，其目的是为了平衡摩擦力，故C错误；

D．实验时如果没有将固定打点计时器一侧的木板垫高一些，则摩擦力未平衡，根据牛顿第二定律可得

解得

由此式可知图象仍是一条直线，故D错误。

故选AB。

(3)[4]根据点迹做出图像如图所示

(4)[5]根据图像可知当F=0时小车已有加速度，说明小车右端垫得过高，使平衡摩擦过度。