Question

【題目】某同學(xué)做“探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系”的實驗如圖甲所示是該同學(xué)探究小車加速度與力的關(guān)系的實驗裝置，他將光電門固定在水平軌道上的B點，用不同重物通過細(xì)線拉同一小車，每次小車都從同一位置A由靜止釋放．

（1）實驗中可近似認(rèn)為細(xì)線對小車的拉力與重物重力大小相等，則重物的質(zhì)量m與小車的質(zhì)量M間應(yīng)滿足的關(guān)系為______；

（2）若用游標(biāo)卡尺測出光電門遮光條的寬度d如圖乙所示，則______cm；實驗時將小車從圖示位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門的時間，則小車經(jīng)過光電門時的速度為______用字母表示；

（3）測出多組重物的質(zhì)量m和對應(yīng)遮光條通過光電門的時間，并算出相應(yīng)小車經(jīng)過光電門時的速度v，通過描點作出線性圖象如圖丙所示，從圖線得到的結(jié)論是：在小車質(zhì)量一定時，______．

（4）某同學(xué)在作出的線性圖象不通過坐標(biāo)原點，開始實驗前他應(yīng)采取的做法是______

A.將不帶滑輪的木板一端適當(dāng)墊高，使小車在鉤碼拉動下恰好做勻速運(yùn)動

B.將不帶滑輪的木板一端適當(dāng)墊高，使小車在鉤碼拉動下恰好做勻加速運(yùn)動

C.將不帶滑輪的木板一端適當(dāng)墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運(yùn)動

D.將不帶滑輪的木板一端適當(dāng)墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻加速運(yùn)動．

Answer 1

【答案】 加速度與合外力成正比 C

【解析】

（1）為使繩子的拉力等于重物的重力，m應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于M；

（2）游標(biāo)卡尺的讀數(shù)等于主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀，由于遮光條通過光電門的時間極短，可以用平均速度表示瞬時速度；

（3）由題意可知，該實驗中保持小車質(zhì)量M不變，因此有：，可根據(jù)圖象可以直觀的得出結(jié)論；

（4）由圖可知開始有外力時，而小車的加速度為零，說明操作過程中沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足；

（1）該實驗的研究對象是小車，采用控制變量法研究，當(dāng)質(zhì)量一定時，研究小車的加速度和小車所受合力的關(guān)系，為消除摩擦力對實驗的影響，可以把木板的右端適當(dāng)墊高，以使小車的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小車的合力就是繩子的拉力．
根據(jù)牛頓第二定律得：
對m：
對M：
解得：
當(dāng)時，即當(dāng)重物重力要遠(yuǎn)小于小車的重力，繩子的拉力近似等于重物的總重力；

（2）游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為10mm，游標(biāo)讀數(shù)為，
所以最終讀數(shù)為：；

數(shù)字計時器記錄通過光電門的時間，由平均速度公式計算出物體通過光電門的平均速度，
用該平均速度代替物體的瞬時速度，故在遮光條經(jīng)過光電門時滑塊的瞬間速度為：；

（3）由題意可知，該實驗中保持小車質(zhì)量M不變，因此有：，
由題意可知，不變，因圖象為過原點的直線，則說明加速度與合外力成正比；

（4）線性圖象不通過坐標(biāo)原點，即開始當(dāng)小車掛上重物時，加速度卻為零，即線性圖象不通過坐標(biāo)原點，故導(dǎo)致圖象不過原點的原因是木板傾角偏小，即說明操作過程中沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足，采取的方法是將不帶滑輪的木板一端適當(dāng)墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運(yùn)動，故C正確，選項ABD錯誤。