题目内容
【题目】如图(a)是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置示意图。重力加速度取g。
(1)为了平衡小车受到的阻力,应适当抬高木板的________端(填“左”或“右”)。
(2)细砂和小桶的总质量为m,小车的质量为M,实验要求m________M(填“远大于”或“远小于”)。该实验的原理是在平衡小车受到的阻力后,认为小车受到的合外力是________,其值与真实值相比________(填“偏大”或“偏小”),小车受到合外力的真实值为________。
(3)保持细砂和砂桶的质量不变,改变小车的质量M,分别得到小车的加速度a与其对应的质量M,处理数据的恰当方法是作________(填“a-M”或“a-”)图象。
(4)保持小车的质量不变,改变细砂的质量,甲、乙、丙三位同学根据实验数据分别作出了小车的加速度a随合外力F变化的图线如图(c)、(d),(e)所示。
图(c)中的图线上部出现了弯曲,偏离了原来的直线,其主要原因是___________________________。
图(d)中的图线不通过原点,其主要原因是______________________________。
图(e)中的图线不通过原点,其主要原因是________________________。
【答案】 (1)右 (2)远小于 mg 偏大 mg (3)a- (4)没有满足实验条件mM 木板的倾角过小 木板的倾角过大
【解析】(1)将不带滑轮的木板右端适当垫高,在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动,以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力抵消,那么小车的合力就是绳子的拉力,这就是平衡摩擦力.
(2)根据牛顿第二定律得:对m:mg-F拉=ma;对M:F拉=Ma;解得:
当m<<M时,即当细砂和小桶的总重力要远小于小车的重力,绳子的拉力近似等于细砂和小桶的总重力.该实验的原理是,在平衡小车受到的阻力后,认为小车受到的合外力是mg,其值与真实值相比偏大,小车受到合外力的真实值为.
(3)保持细砂和砂桶的质量不变,改变小车的质量M,分别得到小车的加速度a与其对应的质量M,处理数据的恰当方法是作a-
(4)从图(c)中的图线上可以看出:F从0开始增加,砂和砂桶的质量远小于车的质量,慢慢的砂和砂桶的重力在增加,那么在后面砂和砂桶的质量就没有远小于车的质量呢,那么绳子的拉力与砂和砂桶的总重力就相大呢.所以偏离了原来的直线,其主要原因是砂和砂桶的质量没有远小于车的质量.
从图(d)中的图线不通过原点,当F≠0时,a=0.也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为0,说明小车的摩擦力还没有完全平衡掉.则图(d)中的图线不通过原点主要原因是木板的倾角过小.
图(e)中的图线不通过原点,说明没加拉力时小车就已经加速运动了,其主要原因是木板的倾角过大;