Question

19．在“探究小車加速度與所受合外力及車質(zhì)量間的關(guān)系”時(shí)，采用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置，小車及車中的砝碼總質(zhì)量用M表示，砝碼盤及盤中的砝碼總質(zhì)量用m表示，問：
（1）當(dāng)M與m滿足M＞＞m關(guān)系時(shí)，才可以認(rèn)為小車受到的拉力大小約等于砝碼盤和砝碼的總重力mg．
（2）在保持拉力一定的情況下，探究車加速度a與車及車中砝碼總質(zhì)量M的關(guān)系時(shí)，以下做法正確的是A．
A．每次實(shí)驗(yàn)時(shí)，先將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接通電源打點(diǎn)，后放開小車
B．每次改變小車中砝碼個(gè)數(shù)后，都需要重新平衡摩擦力
C．計(jì)算小車加速度a時(shí)，可以用天平測(cè)出m和M，直接用公式a=$\frac{mg}{M}$求出
D．通過作a-M圖象，來得到a與M的關(guān)系
（3）在保持小車及車中的砝碼質(zhì)量M一定，探究車的加速度a與所受合外力F的關(guān)系時(shí)，由于平衡摩擦力時(shí)操作不當(dāng)，得到的a-F關(guān)系如圖2所示（a是小車的加速度，F(xiàn)是細(xì)線作用于小車的拉力）．其原因是B．
A．沒有平衡摩擦力
B．平衡摩擦力過度
C．平衡摩擦力不足
D．平衡摩擦力時(shí)，沒有去掉砝碼盤

Answer 1

分析 （1）當(dāng)小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量時(shí)，才能近似認(rèn)為細(xì)線對(duì)小車的拉力大小等于砝碼盤和砝碼的總重力大�。�
（2）探究加速度與拉力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，要平衡摩擦力，平衡摩擦力時(shí)，要求小車在無動(dòng)力的情況下平衡摩擦力，不需要掛任何東西．小車的加速度應(yīng)根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶求出；平衡摩擦力時(shí)，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即：mgsinθ=μmgcosθ，可以約掉m，只需要平衡一次摩擦力．操作過程是先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再放開小車；
（3）從圖象可以看出拉力F=0時(shí)，小車的加速度已經(jīng)不為零，說明平衡摩擦力時(shí)，長(zhǎng)木板的傾角過大．

解答 解：（1）根據(jù)牛頓第二定律得：
對(duì)m：mg-F_拉=ma
對(duì)M：F_拉=Ma
解得：F_拉=$\frac{mMg}{m+M}$
當(dāng)M＞＞m時(shí)，即當(dāng)砝碼和盤的總重力要遠(yuǎn)小于小車的重力，繩子的拉力近似等于砝碼和盤的總重力．
（2）A、實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源然后再放開小車，故A錯(cuò)誤．
B、由于平衡摩擦力之后有Mgsinθ=μMgcosθ，故tanθ=μ．所以無論是否改變小車的質(zhì)量，小車所受的滑動(dòng)摩擦力都等于小車的重力沿斜面的分力，改變小車質(zhì)量時(shí)不需要重新平衡摩擦力，故B錯(cuò)誤；
C、小車的加速度應(yīng)根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶求出，不能由牛頓第二定律求出，故C錯(cuò)誤．
D、通過作a-$\frac{1}{M}$圖象，來得到a與M的關(guān)系，故D錯(cuò)誤．
故選：A．
（3）從圖象可以看出拉力F=0時(shí)，小車的加速度已經(jīng)不為零，說明平衡摩擦力時(shí)，長(zhǎng)木板的傾角過大了，所以圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是平衡摩擦力過度，長(zhǎng)木板的傾角過大，故B正確．
故選：B
故答案為：（1）M＞＞m；（2）A；（3）B

點(diǎn)評(píng) 探究加速與力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，要平衡摩擦力、應(yīng)根據(jù)紙帶求出小車的加速度，掌握實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)是正確解題的關(guān)鍵．只要真正掌握了實(shí)驗(yàn)原理就能順利解決此類實(shí)驗(yàn)題目，而實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理都與實(shí)驗(yàn)原理有關(guān)，故要加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的學(xué)習(xí)和掌握．