Question

【题目】（1）在用下图所示的装置“验证牛顿第二定律”的实验中，保持小车质量一定时，验证小车加速度a与合力F的关系。

①除了电火花计时器、小车、砝码、砝码盘、细线、附有定滑轮的长木板、垫木、导线及开关外，在下列器材中必须使用的有__________（选填选项前的字母）。

A.220V、50Hz的交流电源 B.电压可调的直流电源

C.刻度尺 D.秒表

E.天平（附砝码）

②为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，以下操作正确的是__________。

A.调整小木板上滑轮的高度使细线与长木板平行

B.在调整长木板的倾斜度平衡摩擦力时，应当将砝码和砝码盘通过细线挂在小车上

C.在调整长木板的倾斜度平衡摩擦力时，应当将穿过打点计时器的纸带连在小车上

③某同学得到了图丙所示的一条纸带，由此得到小车加速度的大小a＝__________（保留三位有效数字）。

④在本实验中认为细线的拉力F等于砝码和砝码盘的总重力mg，已知三位同学利用实验数据做出的a－F图像如图丁中的1、2、3所示。下列分析正确的是__________（选填选项前的字母）。

A.出现图线1的原因可能是没有平衡摩擦力

B.出现图线2的原因可能是砝码和砝码盘的质量不合适

C.出现图线3的原因可能是在平衡摩擦力的长木板的倾斜度过大

⑤在本实验中认为细线的拉力F等于砝码和砝码盘的总重力mg，由此造成的误差是__________（选填“系统误差”或“偶然误差”）。设拉力的真实值为，小车的质量为M，为了使，应当满足的条件是__________。

（2）在“探究小车加速度a与其质量m的关系”的实验中：

①实验得到如图甲所示的一条纸带，相邻两个计数点的时间间隔为T；B、C两点的间距和D、E两点的间距已量出，利用这两段间距计算小车加速度，表达式为__________。

②某同学根据实验数据画出的图线如图乙所示，从图线可得砂和砂桶的总质量为__________kg。（g取）

③另一位同学根据实验数据画出的图象如图丙所示，则造成这一结果的原因是__________。

Answer 1

【答案】ACEACB系统误差 没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够

【解析】

（1）根据实验原理选择实验器材，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，需要平衡摩擦力，同时要调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行，根据逐差法求解加速度，根据牛顿第二定律结合图象特点分析产生的原因，分别对小车和整体根据牛顿第二定律列式求解即可；

（2）根据牛顿第二定律可知，图象的斜率等于砂和砂桶的总重力，从上图中发现直线没过原点，当绳子上有拉力时小车的加速度还为0，则该同学实验操作中遗漏了平衡摩擦力这个步骤；

（1）①电火花计时器需要220V、50Hz的交流电源，要用刻度尺测量纸带上点迹的距离，需要天平测量小车的质量，故需要ACE；
②为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，需要平衡摩擦力，平衡摩擦力时应当将穿过打点计时器的纸带连在小车上，调整长木板的倾斜度，让小车拖着纸带做匀速直线运动，同时要调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行，故AC正确，B错误；
③从第一个点开始，每隔四个点取一个计数点，根据纸带可知，相邻计数点之间的距离依次为：

，

，

，
时间间隔为：，
根据作差法得：；
④A、根据图象1可知，当没有挂砝码、砝码盘时，小车产生了加速度，因此说明平衡摩擦力时木板倾角太大，故A错误；
B、根据图象2可知，随着F的增大，即砝码和砝码盘的质量增大，不再满足砝码和砝码盘总质量小于小车的质量，因此曲线上部出现弯曲现象，故B正确；
C、根据图象3可知，当挂上砝码、砝码盘时，小车的加速度还是为零，说明没有平衡摩擦力或平衡的不够，故C错误；
⑤在本实验中认为细线的拉力F等于砝码和砝码盘的总重力mg，由此造成的误差是系统误差，
对小车，根据牛顿第二定律得：
对整体，根据牛顿第二定律得：
且，解得：。

（2）①根据逐差法得：，解得：；
②根据牛顿第二定律可知，，则F即为图象的斜率，
所以砂和砂桶的总重力为：，解得：；

③从上图中发现直线没过原点，当绳子上有拉力时小车的加速度还为0，则该同学实验操作中遗漏了平衡摩擦力这个步骤，所以原因是没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够。