Question

【題目】某同學做“探究加速度與力、質量關系”的實驗如圖甲所示是該同學探究小車加速度與力的關系的實驗裝置，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）實驗中可近似認為細線對小車的拉力與重物重力大小相等，則重物的質量m與小車的質量M間應滿足的關系為______；

（2）若用游標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，由數字計時器讀出遮光條通過光電門的時間，則小車經過光電門時的速度為______用字母表示；

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

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

A.將不帶滑輪的木板一端適當墊高，使小車在鉤碼拉動下恰好做勻速運動

B.將不帶滑輪的木板一端適當墊高，使小車在鉤碼拉動下恰好做勻加速運動

C.將不帶滑輪的木板一端適當墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運動

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

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應遠遠小于M；

（2）游標卡尺的讀數等于主尺讀數加上游標讀數，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量M不變，因此有：，可根據圖象可以直觀的得出結論；

（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，當質量一定時，研究小車的加速度和小車所受合力的關系，為消除摩擦力對實驗的影響，可以把木板的右端適當墊高，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．
根據牛頓第二定律得：
對m：
對M：
解得：
當時，即當重物重力要遠小于小車的重力，繩子的拉力近似等于重物的總重力；

（2）游標卡尺的主尺讀數為10mm，游標讀數為，
所以最終讀數為：；

數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原點，即開始當小車掛上重物時，加速度卻為零，即線性圖象不通過坐標原點，故導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墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運動，故C正確，選項ABD錯誤。