Question

2013年6月20日上午十点，“神舟十号”航天员王亚平，首次面向全国六千多万中小学生开展太空授课和天地互动交流等科普教育活动，其中“测质量”最令人好奇和着迷．女航天员王亚平在太空授课时，解释太空测质量的原理是应用了牛顿第二定律；物体受到作用力与产生加速度的比值，即得质量．

某同学受到启发，想利用“探究加速度与物体受力和质量的关系”实验装置，测量小车质量．如图甲所示为实验装置图，图中A为小车，B为装有砝码的小盘，C为一端带有定滑轮的长木板，小车通过纸带与电火花打点计时器相连，计时器接50Hz交流电

（1）下列说法正确的是        。       

A．平衡摩擦力时，应将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮拴在小车上

B．连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行

C．平衡摩擦力后，长木板的位置不能移动

D．小车释放前应靠近打点计时器，且应先接通电源再释放小车

（2）图乙为实验中打出的一条纸带的一部分，从比较清晰的点迹其，在纸带上标出连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间都有4个点迹没有标出，测出各计数点到A点之间的距离，如图乙所示．已知打点计时器接在频率为50Hz的交流电源两端，则此次实验中小车运动的加速度的测量值a=

m/s²．（结果保留两位有效数字）

（3）实验时，该同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他测量得到的a﹣F图象如图丙所示，可能是图中的图线      （选填“甲”“乙”或“丙”），设图中直线的斜率均为k，根据牛顿定律可知，小车的质量为           .

（4）该同学遗漏了平衡摩擦力，这对求解小车的质量有无影响？      （填“有”或“无”）

Answer

（1）BCD（2）1.0（3）丙，（4）无

【解析】

试题分析：（1）平衡摩擦力时，只需将小车自由滑下来即可，不需要系任何东西，并且平衡摩擦力之后，只要不移动长木板，就不需要再平衡摩擦力了，A错误C正确；为了减小系统摩擦力，所愿意细绳需要和长木板保持平行，B正确；因为运动过程非常短暂，为了获得更多的数据，小车应靠近打点计时器，并且先接通电源后释放纸带，D正确，

（2）打点计时器的打点周期为，故相邻计数点间的时间间隔为，根据逐差法可得，，两式相加可得，代入数据可得

（3）遗漏了平衡摩擦力这一步骤，则会出现外力即砝码盘上有一定砝码时，小车才会运动的现象，即横截距不为零，故丙正确，设图中直线的斜率均为k，根据牛顿定律可知，则有：，小车的质量为；

（4）不会，因为，即忽略平衡摩擦力，则横截距不为零，但斜率不变，

考点：“探究加速度与物体受力和质量的关系”实验

【名师点睛】明确实验原理是解决有关实验问题的关键．在验证牛顿第二定律实验中，注意以下几点：（1）平衡摩擦力，这样绳子拉力才为合力；（2）满足砝码（连同砝码盘）质量远小于小车的质量，这样绳子拉力才近似等于砝码（连同砝码盘）的重力；（3）用“二分法”求出小车的加速度