Question

【題目】探究加速度與力、質量的關系”的實驗裝置如下圖所示．

（1）下列說法正確的是_____________．

A每次改變小車質量時，應重新平衡摩擦力

B小車釋放前應靠近打點計時器，且先釋放小車后接通打點計時器的電源

C本實驗砝碼及砝碼盤B的質量應遠大于小車A的質量

D在用圖象探究加速度與質量關系時，應作（mA為小車質量）圖象

（2）在這一實驗中，三位同學通過實驗分別作出aF圖象，如圖中的A、B、C線所示．試A線不通過坐標原點的原因是________________________；B線不通過坐標原點的原因是___________．C線發生彎曲的原因是______________

（3）打點計時器使用的交流電頻率f＝50Hz．下圖是某同學在正確操作下獲得的一條紙帶，A、B、C、D、E每兩點之間還有4個點沒有標出．則C點的速度為_________m/s；根據紙帶所提供的數據，算得小車的加速度大小為______m/s2（結果均保留兩位有效數字）．

Answer 1

【答案】D 未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足 平衡摩擦力過度 沒有滿足小車質量遠大于砝碼和砝碼盤的總質量（或A的質量遠大于B的質量） 0.21 0.60

【解析】

(1)[1]A．假設木板傾角為θ，則有f=mgsinθ=μmgcosθ，m約掉了，所以當改變小車質量時不需要重新平衡摩擦力．故A錯誤．
B．實驗中應先接通電源后釋放小車．故B錯誤．
C．為保證繩子的拉力近似地等于砝碼及砝碼盤的重力，小車的質量應遠大于砝碼及砝碼盤的重力．故C錯誤．
D．根據F=ma，可得，可知當F一定時，a與成正比，所以應作圖象．故D正確．
(2)[2] A中發現直線沒過原點，當F≠0時，a=0．也就是說當繩子上有拉力時小車的加速度還為0，是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

[3] B中當F=0時，a≠0．也就是說當繩子上沒有拉力時小車就有加速度，這是平衡摩擦力時木板傾角θ太大，即平衡摩擦力過度引起的．

[4]設小車加速度為a，對小車：F=Ma，對砝碼和砝碼盤：F-mg=ma，聯立解得：

所以砝碼和砝碼盤的質量m遠小于小車的質量M時，當m逐漸變大時，a逐漸變小，故圖象出現彎曲．所以原因是：沒有滿足小車質量遠大于砝碼和砝碼盤的總質量（或A的質量遠大于B的質量）．

(3)[5]每兩點之間還有4個點沒有標出，所以每兩點之間的時間間隔是T=0.1s，根據勻變速直線運動的中間時刻的瞬時速度等于該段時間的平均速度求解C點的速度為：

[6]根據逐差法可得小車的加速度大小為：