题目内容
6．甲、乙两位同学在“验证牛顿第二定律”实验中，使用了如图1所示的实验装置．
（1）实验时他们先调整垫木的位置，使小车不挂配重时能在倾斜的长木板上做匀速直线运动，这样做的目的是平衡摩擦力．
（2）此后，甲同学把细线系在小车上并绕过定滑轮悬挂若干配重片．在小车质量一定的情况下，多次改变配重片数量，每改变一次就释放一次小车，利用打点计时器打出记录小车运动情况的多条纸带．图2是其中一条纸带的一部分，O、A、B、C为4个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有4个打出的点没有画出．打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上．通过对纸带的测量，可知小车运动过程中的加速度大小为0.49m/s2（保留2位有效数字）．
（3）根据多条纸带的数据，甲同学绘制了小车加速度与小车所受拉力（测量出配重的重力作为小车所受拉力大小）的a-F图象，如图3所示．由图象可知AC．（选填选项前的字母）
A．当小车质量一定时，其加速度与所受合外力成正比
B．当小车所受合外力一定时，其加速度与质量成反比
C．小车的质量约等于0.3kg
D．小车的质量约等于3.3kg
（4）乙同学在实验时，因配重片数量不足改用5个质量为20g的钩码进行实验．他首先将钩码全部挂上，用打点计时器打出记录小车运动情况的纸带，并计算出小车运动的加速度；之后每次将悬挂的钩码取下一个并固定在小车上，重复多次实验，且每次实验前均调整垫木的位置，使小车不挂配重时能在倾斜的长木板上做匀速直线运动．根据测得的数据，绘制出小车加速度与悬挂的钩码所受重力的关系图线．关于这一图线下列说法错误的是B．（选填选项前的字母）
A．可由该图线计算出小车和5个钩码质量之和
B．只有当小车质量远大于悬挂钩码的质量时，该图线才是一条直线
C．无论小车质量是否远大于悬挂钩码的质量，该图线都是一条直线．
分析 （1）正确的a-F图象应该是过原点的直线，由于平衡摩擦力过度，因此图象在纵轴上有截距，
（2）根据匀变速直线运动的推论公式△x=at2可以求出加速度的大小．
（3）明确图象的性质，根据图象可求得；
（4）对整体进行分析，由牛顿第二定律可求得质量．
解答 解：（1）为了克服摩擦力的影响，在实验中应垫高一侧，从而使重力的分力与摩擦力相互平衡；从而使小车受到的拉力为合外力；
（2）相邻的两个计数点之间还有4个打出的点没有画出，计数点间的时间间隔：t=0.02×5=0.1s，由△x=at2可知，
加速度：a=$\frac{BC-OA}{2{t}^{2}}$=$\frac{0.1006-0.0621-0.0286}{2×0．{1}^{2}}$≈0.49m/s2；
（3）A、图象为a-F图象，则由图象可知，质量一定时，加速度与拉力成正比，故A正确，
B、因图象中无法显示质量，故无法确定加速度与质量的关系；故B错误；
C、由牛顿第二定律得：a=$\frac{1}{m}$F，a-F图象的斜率：k=$\frac{1}{m}$=$\frac{0.8}{0.24}$=$\frac{10}{3}$，小车的质量：m=$\frac{1}{k}$=0.3kg，故C正确，D错误；故选AC；
（4）对钩码和小车整体分析可知，整体受到的拉力为钩码的重力，质量是整体的质量；由F=ma可知，作出的图象一定为直线；且图象的斜率一定为整体的质量；故AC正确，B错误；本题选错误的；故选：B．
故答案为：（1）平衡摩擦力；（2）0.49；（3）AC；（4）B．
点评 在“验证牛顿第二定律”的实验用控制变量法，本实验只有在满足平衡摩擦力和小车质量远大于钩码质量的双重条件下，才能用钩码重力代替小车所受的合力，同时加强基础物理知识在实验中的应用，加强解决实验问题的能力．掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时加速度．
文敬图书课时先锋系列答案| A． | 速度逐渐减小 | B． | 角速度逐渐减小 | ||
| C． | 向心加速度逐渐减小 | D． | 周期逐渐减小 |
| A． | 牛顿 | B． | 卡文迪许 | C． | 开普勒 | D． | 伽利略 |
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| A． | A球的初动能大于B球的初动能 | |
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