Question

（10分）某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合外力F关系的实验，如图所示为实验装置图。为了实验操作

（10分）某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合外力F关系的实验，如图所示为实验装置图。为了实验操作方便他用一些回形针来替代细砂。他的主要实验步骤如下： a．按图把实验器材安装好，不挂砂桶，反复移动木板下的垫木直到小车做匀速 b．把细线系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶，并在砂桶中放入10枚回形针（经测量每枚回形针的质量为m 0 =0.5g），接通电源，放在小车，打点计时器在被小车带动的纸带上打下一系列点，取下纸带，并在纸带上写上编号； c．保持小车的质量M不变，多次改变砂桶中钓的回形针的数量n，再重复步骤b； d．算出每条纸带对应的加速度的值；并记入下表中 e．用纵坐标表示加速度a，横坐标表示回形针的枚数n，根据表中数据作出a－n图线。 （1）如图所示为n=30时实验得到的纸带，这位同学已算出打点计时器打下计数点“l” 时纸带的速度为v l =0．54 m/s，请你继续算出打点计时器打下计数点“3”时纸带的速度v 3 = m/s，表中第3次实验时小车运动的加速度大小为 m/s 2 。（均保留2位有效数字）。（2）根据上表已描出部分数据点，请描出第3组数据并作出a随n变化的图线。 （3）若作出的a－n图线的斜率为k，纵坐标轴上的截距为b，则可求得小车的质量为 ；砂桶的质量为 （结果用k、b及m 0 等字母表示）。

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Answer 1

（1）0.65m/s；0.55m/s 2 ；（2）见解析：（3） ；

试题分析：（1）由图可知，两个点之间的时间间隔T=5×0.02=0.1s，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度得： ； 根据v 3 =v 1 +at得： ； （2）根据描点法作出图象，如图所示： （3）对a-F图来说，图象的斜率表示小车质量的倒数，而在a-n图象中，n= ， 则 ， 所以 故小车质量 ， F=0时，产生的加速度是由于砂桶作用产生的，故有：mg=Ma 0 ， 解得： ；