Question

【題目】如圖所示的實驗裝置可以驗證牛頓運動定律，小車上固定一個盒子，盒子內盛有沙子．沙桶的總質量(包括桶以及桶內沙子質量)記為m，小車的總質量(包括車、盒子及盒內沙子質量)記為M.

驗證在質量不變的情況下，加速度與合外力成正比：甲同學從盒子中取出一些沙子，裝入沙桶中，稱量并記錄沙桶的總重力mg，將該力視為合外力F，對應的加速度a則從打下的紙帶中計算得出．多次改變合外力F的大小，每次都會得到一個相應的加速度．本次實驗中，桶內的沙子取自小車中，故系統的總質量不變．以合外力F為橫軸，以加速度a為縱軸，畫出a－F圖象。

①實驗前已經平衡好摩擦力,請問下圖中哪個圖線是正確的______

②a－F圖象斜率的物理意義是（用題目中所給字母表示）_______________．

③你認為把沙桶的總重力mg當作合外力F是否合理？答：_____.(填“合理”或“不合理”)

④本次實驗中，是否應該滿足Mm這樣的條件？答：______(填“是”或“否”)

⑤乙同學利用上述裝置來探究加速度a和小車的質量M的關系，在其它步驟正確的前提下,由于沒有始終滿足M》m的條件，結果得到的圖像應是如下圖中的_______

Answer 1

【答案】A1/M+m合理否D

【解析】

該實驗研究的對象為系統，保持系統質量不變，沙桶的重力等于系統所受的合力，改變重力即可改變系統所受的合力，從而可探究加速度與合力的關系；

①實驗前已經平衡好摩擦力，根據題意可知：“整個系統的合力為，將該力視為合外力F”，則根據牛頓第二定律可知：，則，由于整個系統總質量為恒定的，故為一條過原點的直線，故選項A正確，選項BCD錯誤；

②由上面分析可知：，故圖線斜率為；

③因為實驗的研究對象是整個系統，系統受到的合外力就等于mg，當作合外力F是合理的；

④系統的合外力就等于所懸掛沙桶的重力mg，不必滿足Mm這樣的條件；

⑤本實驗中，實驗原理是加速度與的質量成反比，當滿足時，即m幾乎忽略不計，a與M成反比，由于沒有始終滿足，所以a與M的關系應為D正確。