题目内容
【题目】如图所示为两位同学探究“物体的加速度与其质量、所受合外力的关系”的实验装置图。
(1)实验中,两位同学安装好实验装置后,首先平衡摩擦力,他们将长木板的一端适当垫高些后,在不挂砝码盘的情况下,使小车靠近打点计时器后,先接通电源,后用手轻拨小车,小车便拖动纸带在木板上自由运动。若打点计时器第一次在纸带上打出的计时点越来越稀疏(从打出的点的先后顺序看),则第二次打点前应将长木板底下的小木块垫的比原先更加________(选填“高”或“低”)些;重复以上操作步骤,直到打点计时器在纸带上打出一系列__________的计时点,便说明平衡摩擦力合适。
(2)平衡摩擦力后,在____________的条件下,两位同学可以认为砝码盘(连同砝码)的总重力近似等于小车所受的合外力。
(3)接下来,两位同学先保持小车的质量不变的条件下,研究小车的加速度a与受到的合外力的关系。如图乙所示是根据实验数据描绘的小车加速度a与盘和砝码的总质量m之间的实验关系图象。设图中直线斜率为k,在纵轴上的截距为b,若牛顿第二定律成立,则小车的质量M为___________。(重力加速度g不已知)
(4)然后,两位同学在保持小车受到的拉力不变的条件下,探究小车的加速度a与其质量M的关系。他们通过给小车中增加砝码来改变小车的质量M,得到小车的加速度a与质量M的数据,画出a-1/M图线后,发现:当1/M较大时,图线发生弯曲。于是,两位同学又对实验方案进行了进一步地修正,避免了图线的末端发生弯曲的现象,那么,两位同学的修正方案可能是(_____)
A.改画a与(M+m)的关系图线 B.改画a与m/M
C.改画a与1/(M+m)的关系图线 D.改画a与
【答案】低点间隔均匀在砝码盘(连同砝码)的总质量远小于小车的质量k/bC
【解析】
(1)打点计时器第一次在纸带上打出的计时点越来越稀疏,说明小车做加速运动,平衡摩擦力过度,小木块垫的过高了,则第二次打点前应将长木板底下的小木块垫的比原先更加低些;重复以上操作步骤,直到打点计时器在纸带上打出一系列点迹间隔均匀的计时点,便说明小车做匀速运动了,平衡摩擦力合适。
(2)平衡摩擦力后,在在砝码盘(连同砝码)的总质量远小于小车的质量的条件下,两位同学可以认为砝码盘(连同砝码)的总重力近似等于小车所受的合外力。
(3)根据牛顿第二定律可知: ,变形可得:
,由题可知:
,
,解得
;
(4)两同学通过给小车增加砝码来改变小车的质量M,故小车的质量应为M+m,作图时应作出 图象,故选C;
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