题目内容
【题目】用如图所示的实验装置做“探究加速度与力、质量关系”的实验。
（1）下下面列出了一些实验器材：
打点计时器、纸带、刻度尺、带滑轮的长木板、垫块、
小车和砝码、砂和砂桶。除以上器材外，还需要的两种实验器材是________。
A．秒表 B．天平（附砝码） C．直流电源 D．交流电源
（2）实验中，需要平衡小车和纸带运动过程中所受的阻力，正确的做法是________。
A．小车放在木板上，把木板一端垫高，调节木板的倾斜程度，使小车在不受绳的拉力时沿木板做匀速直线运动。
B．小车放在木板上，挂上砂桶，把木板一端垫高，调节木板的倾斜程度，使小车在砂桶的作用下沿木板做匀速直线运动。
C．小车放在木板上，小车后面拴一条纸带，纸带穿过打点计时器。把木板一端垫高，调节木板的倾斜程度，使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带沿木板做匀速直线运动。
（3）实验中，为了保证砂和砂桶所受的重力近似等于使小车做匀加速运动的拉力，砂和砂桶的总质量m与小车和车上砝码的总质量M之间应满足的条件是________。
（4）实验中需要计算小车的加速度。如图所示， A、B、C为三个相邻的计数点，若相邻计数点之间的时间间隔为T，A、B间的距离为x1，B、C间的距离为x2，则小车的加速度a=________。已知T=0.10s，x1=5.90cm，x2=6.46cm，则a=________m/s2（结果保留2位有效数字）。
（5）某小组在探究“外力一定时，加速度与质量的关系”时，保持砂和砂桶质量不变，改变小车质量M，分别记录小车加速度a与其质量M的数据。在分析处理数据时，该组同学产生分歧：甲同学认为根据实验数据可以作出小车加速度a与其质量M的图像，如图13（甲），然后由图像直接得出a与M成反比。乙同学认为应该继续验证a与其质量倒数
是否成正比，并作出小车加速度a与其质量倒数的图像，如图（乙）所示。你认为____同学（选填“甲”或“乙”）的方案更合理。
（6）另一小组在研究“质量一定时，加速度与力的关系”时，保持小车的质量不变，通过改变砂的质量来改变小车受到的拉力F，根据测得的数据作出a－F图像，如图所示。发现图像不过原点，末端发生了弯曲，出现这种情况可能的原因是_______。
A．平衡摩擦力时，木板的倾斜角度过大，且小车质量较大
B．平衡摩擦力时，木板的倾斜角度过大，且砂和砂桶的质量较大
C．平衡摩擦力时，木板的倾斜角度过小，且砂和砂桶的质量较大
D．平衡摩擦力时，木板的倾斜角度过小，且小车质量较大
【答案】BD C m<<M 
0.56 乙 B
【解析】
（1）根据实验原理与实验器材分析答题；
（2）实验前要把木板的一端垫高以平衡摩擦力，使小车受到的合力等于绳子的拉力；
（3）当小车质量远大于砂与砂桶质量时可以近似认为小车受到的拉力等于砂与砂桶的重力；
（4）应用匀变速直线运动的推论：△x=at2可以求出加速度；
（5）为方便实验数据处理，作出的图象应为直线，根据题意应用牛顿第二定律分析答题；
（6）实验前要平衡摩擦力，砂与砂桶的质量应远小于小车的质量，根据图示图象分析答题。
（1）本实验目的是探究加速度与力、质量关系，用砂桶的重力代表小车受到的合外力，打点计时器可以测时间，不需要秒表，故A错误；
需要用天平测砂桶和小车的质量，故B正确；
打点计时器的工作电源为低压交流电源（6V以下），工作频率为50Hz，周期为0.02s，故C错误、D正确；
故选：BD。
（2）平衡摩擦力的方法是用重力沿斜面向下的分力来抵消摩擦力的作用，具体做法是：将小车轻纺（静止）在长木板上，挂好纸带（纸带和打点计时器的限位孔之间有摩擦力）、不挂砂桶，将长木板靠近打点计时器的一端适当垫高，形成斜面，轻推小车，使小车做匀速运动（纸带上两点的距离相等）即可，故C正确、AB错误；
故选：C。
（3）砂桶和小车一起运动，根据牛顿第二定律，对砂桶：mg-F=ma，对小车：F=Ma，可得小车受到的拉力
，本实验用砂桶的重力代表小车受到的合外力（拉力），只有m＜＜M时，才有F≈mg，所以砂和砂桶的总质量m与小车和车上砝码的总质量M之间应满足的条件是m＜＜M；
（4）由△x=at2可知，小车的加速度为：
（5）反比例关系不容易根据图象判定，而正比例关系容易根据图象判定，故应该建立小车加速度a与小车质量的倒数
关系图象，故应选乙方案。
（6）图象与横轴相交，说明需要用拉力平衡摩擦力，即没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够；由（3）可知，小车受到的拉力，当m＜＜M时，即砂桶总重力远小于小车的重力，绳子的拉力近似等于砂桶的总重力，小车的加速度a与拉力F成正比，如果砂和小桶的总质量太大，小车受到的拉力明显小于砂桶重力，加速度与砂桶重力（小车受到的合力）不成正比，a-F图象发生弯曲，不再是直线，故B正确；
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