Question

【題目】某同學設計了如圖甲所示的“探究加速度與物體受力和質量的關系”的實驗裝置。實驗步驟如下：

（1）將一端帶有定滑輪的長木板放在水平桌面上，有定滑輪的一端伸出桌面，并將電火花計時器固定在木板的另一端，并接好電源；

（2）將力傳感器固定在小車前端，然后通過一輕質細線與砂桶連接在一起并跨過定滑輪將小車放在木板上，并在小車另一端固定一條紙帶，同時使紙帶穿過電火花計時器的限位孔；

（3）實驗中他忘記平衡摩擦力而直接進行了實驗。整個實驗中保證小車的質量不變，先往砂桶中添上適當的砂后接通電源，將小車由靠近電火花計時器處靜止釋放，打出一條紙帶，并記下此時力傳感器的示數F，并通過打出的紙帶計算出小車運動的加速度a；然后再在砂桶中添加適當的砂，換用新的紙帶，重復剛才的操作，得到多組F、a，并作出小車運動的a-F圖像。

①為了使實驗結果更加準確或合理，下列說法中正確或必須的是_________。（填正確答案標號）

A．實驗中應通過調節定滑輪的高度使細線與木板平面平行

B．實驗前可將小車由木板任意位置釋放，然后再接通電源

C．實驗中為了測出小車所受的合力應測出砂和砂桶的總質量

D．實驗中必須滿足砂和砂桶的總質量m遠小于小車和力傳感器的總質量M

E．該實驗所用電源可以直接接照明電路的電源（220V交流電源）

②如圖乙所示為某次實驗得到的一條紙帶，A、B、C、D、E、F為計數點，他只測出了計數點AB和EF間的距離，所用電源的頻率為50 Hz，打出的每5個點為一個計數點，則由紙帶數據測得小車運動的加速度大小為_________m/s2（保留兩位有效數字）。

③根據實驗測得的多組a、F數據做出的a-F圖像如圖丙所示，由圖像_________（填“能”或“不能”）得到“在小車的質量不變時，小車的加速度a與其受到的合力F成正比”的結論；由圖可知小車和力傳感器的總質量為_________kg，小車與木板間的滑動摩擦力為_________N。

Answer 1

【答案】AE 0.60 能 2 2.0

【解析】

①[1]．某同學設計了如圖甲所示的“探究加速度與物體受力和質量的關系”的實驗，該題探究操作細節問題：

A、線要與木板平行，這樣小車的合力才不變，故選項A正確；

B、先通電，再釋放小車，選項B錯誤；

C、由于有拉力傳感器，故不需要測沙和桶的總質量，故選項C錯誤；

D、滿足該條件是為了使拉力近似等于沙和桶的總重力，但不需要測拉力，當然也不需要滿足上述條件；

E、由于使用的是電火花計時器，故直接使用家庭電路的交流電，故選項E正確。

故選AE.

②[2]．取BF段進行研究，由運動學公式求加速度為：

③[3][4][5]．由于a-F圖象是過原點的直線，所以可以得到：質量不變時，加速度與作用力成正比；根據，那么a-F圖象的斜率的倒數為小車和傳感器的質量，即為：

加速度為零時說明受到的拉力和滑動摩擦力相等，因此可知圖像加速度為零時刻對應的力的大小等于滑動摩擦力的大小；即橫截距b=2.0N就是滑動摩擦力。