题目内容

【题目】在探究物体的加速度a与物体所受外力F、物体质量M间的关系时,采用如下图所示的实验装置.小车及车中的砝码质量用M表示,盘及盘中的砝码质量用m表示。

(1)当M与m的大小关系满足________时,才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力。

(2)某一组同学先保持盘及盘中的砝码质量m一定来做实验,其具体操作步骤如下,以下做法正确的是________。

A.平衡摩擦力时,应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上

B.每次改变小车的质量时,不需要重新平衡摩擦力

C.实验时,先放开小车,再接通打点计时器的电源

D.用天平测出m以及小车质量M,小车运动的加速度可直接用公式a=求出

(3)另两组同学保持小车及车中的砝码质量M一定,探究加速度a与所受外力F的关系,由于他们操作不当,这两组同学得到的a-F关系图象分别如图1和图2所示,其原因分别是:

图1:________________________________;

图2:________________________________。

(4)某同学在某次实验得到了如图所示的纸带(两计数点间还有四个点没有画出,纸带上的数字是相邻两点间的距离,电源频率是50赫兹),根据纸带可求出小车的加速度大小为________,打计数点“4”时的速度大小为________。(结果保留两位有效数字)

【答案】 B 不再满足砝码和盘的质量远小于小车及车中的砝码的质量 没有平衡摩擦力,或平衡摩擦力时长木板的倾角过小

【解析】

(1)[1]在消除摩擦力对实验的影响后,那么小车的合力就是绳子的拉力,根据牛顿第二定律得,

对M

解得

当时,即当砝码和盘的总重力要远小于小车及车中的砝码的重力,绳子的拉力近似等于砝码和盘的总重力。

(2)[2] A.因为是用重力沿倾斜木板向下的分力平衡摩擦力,所以不能将及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上,A错误;

B.设斜面的倾斜角度为 ,当

就平衡了摩擦力,上式中的质量可以抵消,所以改变小车质量时,不需要重新平衡摩擦力,B正确;

C.实验时,先接通电源,再释放小车,C错误;

D.小车运动的加速度通过纸带求出,不能通过牛顿第二定律探究牛顿第二定律,即不能用

求出,D错误。

故选B。

(3)[3] 图1中随着F的增大,即砝码和盘的质量增大,不再满足砝码和盘的质量远小于小车及车中的砝码的质量,因此曲线上部出现弯曲现象。

(3)[4] 从图2可知,F不等于零时,加速度为零,也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为零,知没有平衡摩擦力,或平衡摩擦力时长木板的倾角过小。

(4)[5]两个计数点的时间间隔

根据

运用逐差法得

(4)[6] 打计数点“4”时的速度大小

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