Question

【题目】某同学用如图甲的实验装置研究小车在斜面上的匀变速运动。实验时，该同学进行了如下步骤：

①用细绳将沙和沙桶通过滑轮与小车连接，调节斜面的倾角θ，使小车沿斜面向下做匀速直线运动，用天平测出沙和沙桶的总质量m；

②保持斜面倾角θ不变，取下沙和沙桶，接通电源，在靠近打点计时器处重新释放小车并打出纸带。

③改变沙桶中沙的质量，进行多次实验

（1）乙图是该同学打出的一条纸带的一部分，有计数点若干。已知交流电源频率为f，相邻两个计数点间还有4个计时点没有画出。图中自左到右的六组数据依次表示为x1、x2、 x3、x4、x5、x6，利用这些数据可以计算小车做匀加速运动的加速度为_______ 。

（2）关于上述实验，以下说法正确的是（________）

A.小车的质量应远大于沙和沙桶的总质量

B.连接小车、沙和沙桶的细绳与斜面应保持平行

C.用电火花式计时器替代电磁式计时器可以大幅提升精度

D.调节斜面倾角θ是为了平衡小车所受斜面、纸带的阻力

（3）利用该实验装置、步骤和采集的数据，还可以实现以下实验目标（__________）

A.可以计算出小车的质量

B.探究小车的加速度与所受合外力的关系

C.探究小车速度与外力做功的关系

D.验证小车、沙和沙桶组成的系统运动过程中机械能守恒

Answer 1

【答案】 B ABC

【解析】

（1）[1]根据逐差法有：

又，且，则有：

（2）[2]A.依据实验原理，本实验不需要小车的质量应远大于沙和沙桶的质量，故A错误；

B.实验时连接小车、沙和沙桶的细绳与斜面应保持平行，故B正确；

C.用电火花式计时器替代电磁式计时器可以减小纸带运动过程中与打点计时器的阻力，但这个阻力较小，并不能大幅提升精度，故C错误；

D.调节斜面倾角θ是为了平衡小车所受斜面的阻力，故D错误；

（3）[3]A.由第①步可知，挂上沙和沙桶后，调节斜面的倾角θ，使小车沿斜面向下做匀速直线运动，对沙和沙桶受力分析，可知受绳子的拉力T和重力作用，根据平衡条件有：

T=mg

对小车受力分析，则有：

联立解得：

当撤去沙和沙桶后，对小车受力分析则有：

则有

则小车的质量为，加速度a可以通过逐差法求解，沙和沙桶的总质量m可以天平称出，所以可以计算小车的质量，故A正确，符合题意；

B.由上分析可知，通过第第①步可以求出合外力，加速度a可以通过逐差法求解，故可以做探究小车的加速度与所受合外力的关系实验，故B正确，符合题意；

C. 由上分析可知，通过第第①步可以求出合外力，则可以求出合外力做的功；速度可以根据中间时刻的瞬时速度等于一段时间的平均速度求解，然后再求出动能，故可以探究小车速度与外力做功的关系实验，故C正确，符合题意；

D.由于该过程存在阻力，所以不能验证小车、沙和沙桶组成的系统运动过程中机械能守恒，故D错误，不符合题意。