Question

为了探究质量一定时加速度与力的关系.一同学设计了如图所示的实验装置.其中M为带滑轮的小车的质量，m为砂和砂桶的质量.（滑轮质量不计）

（1）实验时，一定要进行的操作或保证的条件是__________.

A.用天平测出砂和砂桶的质量

B.将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力

C.小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数

D.改变砂和砂桶的质量，打出几条纸带

E.为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M

（2）该同学在实验中得到如图所示的一条纸带（相邻两计数点间还有两个点没有画出）.已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为__________m/s²（结果保留两位有效数字）.

（3）以弹簧测力计的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的a-F图象是一条直线，图线与横轴的夹角为，求得图线的斜率为k，则小车的质量为__________.

A.        B.            C.            D.

Answer

BCD; 1.3; D;

【解析】

（1）解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项；
（2）依据逐差法可得小车加速度。
（3）小车质量不变时，加速度与拉力成正比，对a-F图来说，图象的斜率表示小车质量的倒数；

（1）A、本题拉力可以由弹簧测力计测出，不需要用天平测出砂和砂桶的质量，也就不需要使小桶（包括砂）的质量远小于车的总质量，故AE错误；
B、应将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力，故B错误；
C、小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数，故C正确；
D、改变砂和砂桶质量，即改变拉力的大小，打出几条纸带，研究加速度随F变化关系，故D正确。

（2）由于两计数点间还有二个点没有画出，故单摆周期为，由可得：。
（3）由牛顿第二定律得：，则，图象的斜率：

小车质量为：，故选项D正确。