Question

5．某同学利用如图（甲）所示的装置探究加速度与合外力的关系．小车质量为M，桶和砂子的总质量为m，通过改变m改变小车所受的合外力大小，小车的加速度a可由打点计时器和纸带测出．现保持小车质量M不变，逐渐增大砂桶和砂的总质量m进行多次实验，得到多组a、F值（F为弹簧秤的示数）．

（1）利用20分度的游标卡尺测挡光片宽度如图乙，则宽度d=0.270cm；
（2）根据实验数据画出了如图（乙）所示的一条过坐标原点的倾斜直线，其中纵轴为小车的加速度大小，横轴应为D．（选填字母代号）
A．$\frac{1}{M}$   B．$\frac{1}{m}$   C．mg   D．F
（3）当砂桶和砂的总质量较大导致a较大时，关于丙图的说法，正确的是C．（选填字母代号）
A．图线逐渐偏向纵轴    B．图线逐渐偏向横轴    C．图线仍保持原方向不变．

Answer 1

分析 掌握游标卡尺读数的方法，主尺读数加上游标读数，不需估读，
解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项．其中平衡摩擦力的原因以及做法在实验中应当清楚．对小车列出牛顿第二定律方程和平衡方程，解出加速度a的函数表达式，然后即可得出横轴坐标与斜率与什么物理量有关，从而得出结论．

解答 解：（1）游标卡尺的主尺读数为：0.2cm=2mm，游标尺上第14个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为14×0.05mm=0.70mm，所以最终读数为：2mm+0.70mm=2.70mm=0.270cm．
（2）对小车分析，应有F=ma，解得：a=$\frac{1}{M}$F，由于图线经过坐标原点，所以横轴应为F，故D正确．
故选：D
③由于图象的斜率为k=$\frac{1}{M}$，所以增大沙和沙桶质量，k不变，仍保持原方向不变，所以C正确．
故选：C
故答案为：（1）0.270；（2）D；（3）C

点评 对于基本测量仪器如游标卡尺、螺旋测微器等要了解其原理，要能正确使用这些基本仪器进行有关测量，解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项，难度适中．