Question

20．加速度與物體所受合外力和質量間的關系時，采用如圖1所示的實驗裝置，小車及車中的砝碼質量用M表示，盤及盤中的砝碼質量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動的紙帶由打點計數器打上的點計算出：

（1）當M與m的大小關系滿足M＞＞m時，才可以認為繩子對小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力．
（2）一組同學在先保持盤及盤中的砝碼質量一定，探究小車的加速度與質量的關系，以下做法正確的是：B
A．平衡摩擦力時，應將盤及盤中的砝碼用細繩通過定滑輪系在小車上
B．每次改變小車的質量時，不需要重新平衡摩擦力
C．實驗時，先放開小車，再接通打點計時器電源
D．小車運動的加速度可用天平測出m以及小車質量M，直接用公式 a=mg/M求出．
（3）在保持小車及車中的砝碼質量M一定，探究小車的加速度與所受合外力的關系時，由于平衡摩擦力時操作不當，二位同學得到的a-F關系如圖2示（a是小車的加速度．F是細線作用于小車的拉力）．其原因是平衡摩擦力時長木板的傾角過大．

Answer 1

分析 當盤及盤中砝碼的總質量遠小于小車及砝碼總質量時，可以認為小車受到的拉力等于盤及砝碼的重力．平衡摩擦力時，不能掛盤；實驗過程中，應保證繩和紙帶與木板平行；小車的加速度應由紙帶求出．

解答 解：（1）根據牛頓第二定律得，整體的加速度a=$\frac{mg}{M+m}$，
則繩子的拉力T=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}$=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，當M＞＞m時，認為繩子對小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力．
（2）A、平衡摩擦力時，不能將及盤中的砝碼用細繩通過定滑輪系在小車上．故A錯誤．
B、改變小車質量時，不需要重新平衡摩擦力．故B正確．
C、實驗時，先接通電源，再釋放小車．故C錯誤．
D、小車運動的加速度通過紙帶求出，不能通過a=$\frac{mg}{M}$ 求出．故D錯誤．
故選：B．
（3）從圖象可知，F(xiàn)為零時，加速度不為零，知平衡摩擦力過度，即平衡摩擦力時長木板的傾角過大．
故答案為：（1）M＞＞m；（2）B；  （3）平衡摩擦力時長木板的傾角過大．

點評 考查繩子對小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力的條件，掌握實驗操作細節(jié)及處理數據的方法，理解圖象的斜率的含義，及截距的意義．