题目内容
(10分)为研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”， 某同学设计了如图所示的实验装置，图中打点计时器的交流电源频率为f＝50Hz。
⑴完成下列实验步骤中的填空：
①平衡小车所受的阻力：小吊盘中不放物块，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到打点计时器打出一系列 的点；
②按住小车，在小吊盘中放入适当质量的物块，在小车中放入砝码；
③打开打点计时器电源，释放小车，获得带有点迹的纸带，在纸带上标出小车中砝码的质量m；
④按住小车，改变小车中砝码的质量，重复步骤③；
⑤在每条纸带上清晰的部分，每5个间隔标注一个计数点，测量相邻计数点的间距s1，s2，…，求出与不同m相对应的加速度a；
⑥以砝码的质量m为横坐标，
为纵坐标，在坐标纸上作出-m关系图线。
⑵完成下列填空：
①本实验中，为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是 ；
②下图为用米尺测量某一纸带的情况，a可用s1、s3和f表示为a＝ ，由图可读出s1、s2、s3，其中s1＝ cm，代入各数据，便可求得加速度的大小；
③下图为所得实验图线的示意图，设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿定律成立，则小车受到的拉力为 ，小车的质量为 。
⑴间隔相等；⑵①远小于小车的质量；②
，2.42(2.39～2.45cm之间均正确)；③
，
。
【解析】
试题分析：⑴①平衡摩擦力时，如果小车的重力沿板方向的分力正好等于摩擦力，给小车一个速度，小车将做匀速运动，因此打点计时器打出的点应该是间隔基本相等的；
⑵①由于细线不可伸长，因此小吊盘(包括物块)、小车、砝码一起运动的加速度大小相等，设小吊盘(包括物块)的质量为Δm，对小吊盘(包括物块)根据牛顿第二定律有：Δmg－F＝Δma，解得：F＝
，化简得：F＝
，当Δm
(M＋m)时F≈Δmg，即F应与m无关，此时在改变小车中砝码的质量m时，小车所受的拉力近似不变，因此为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是：远小于小车和小车中砝码的质量之和，而砝码的质量m可以任意改变，可取到0，所以应满足的条件是：小吊盘和盘中物块的质量之和远小于小车的质量；
②根据匀变速直线运动规律可知，相邻相等时间内的位移之差相等，即：Δs＝aT 2，又由题意可知打点的时间间隔为Δt、每5个间隔标注一个计数点，因此相邻计数点之间的时间间隔为：T＝5Δt，Δt＝
有：s3－s1＝2aT 2，解得：a＝，根据题图可读出s1＝36.7mm－12.5mm＝2.42cm(由于刻度尺读数时要有估读位，因此读数在2.39～2.45cm之间均正确)；
③设细线对小车的拉力为F，小车的质量为M，砝码随小车一起加速运动的加速度为a，根据牛顿第二定律有：F＝(M＋m)a，解得：
＝
＋
，所以，k＝
，b＝，解得：F＝，M＝，即小车受到的拉力为，小车的质量为。
考点：本题主要考查了验证牛顿第二定律实验和纸带处理问题，属于中档题。
全能测控一本好卷系列答案
光电计时器是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图7甲所示，a、b分 别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物 体的挡光时间．现利用图8乙所示的装置来测量滑块与木板间的动摩擦因数，图中木板固 定在水平面上，木板的左壁固定有一个处于锁定状态的压缩轻弹簧，弹簧右端与滑块接触，1和2是固定在木板上适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出，现使弹簧解除锁定，滑块获得一定的初速度后水平向右运动，光电门1、2各自连接的计时器 显示的挡光时间分别为t1=2.0×10-2s和t2=5.0×10-2s宽度为d=5.50cm，当地的重力加速度为g=9.8m/s2．
美国东部时间2007年9月27日早7时20分，美国航空航天局（NASA）的“黎明”号探测器从佛罗里达州肯尼迪航天中心顺利升空，计划在未来8年时间里飞抵位于小行星带的终点站．“黎明”号探测器使用离子发动机，与传统的航天器化学燃料发动机不同，新型发动机将太阳能转化为电能，再通过电能电离惰性气体氙气的原子，产生时速达14.32万千米的离子流作为推动力，“黎明”号上安装了3个离子推进器和2个巨大的太阳能板，双翼间距近20米，足以为它提供穿越太空的能量，燃料利用效率是传统化学燃料发动机的10倍． 离子推进器是新一代航天动力装置，可用于卫星姿态控制和轨道修正．推进剂从图中P处注入，在A处电离出正离子，BC之间加有恒定电压，正离子进入B时的速度忽略不计，经加速后形成电流为I的离子束后喷出．已知推进器获得的推力为F，单位时间内喷出的离子质量为J，为研究问题方便，假定离子推进器在太空中飞行时不受其他外力，忽略推进器运动速度．