题目内容
14．某个同学分别做“探究加速度与力、质量关系”的实验．如图甲所示是该同学探究小车加速度与力的关系的实验装置，他将光电门固定在水平轨道上的B点，用不同重物通过细线拉同一小车，每次小车都从同一位置A由静止释放．
（1）若用游标卡尺测出光电门遮光条的宽度d如图乙所示，则d=1.050 cm；实验时将小车从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间△t，则小车经过光电门时的速度为$v=\frac{d}{△t}$ （用字母表示）；
（2）实验中可近似认为细线对小车的拉力与重物重力大小相等，则重物的质量m与小车的质量M间应满足的关系为m＜＜M；
（3）测出多组重物的质量m和对应遮光条通过光电门的时间△t，并算出相应小车经过光电门时的速度v，通过描点作出线性图象，研究小车加速度与力的关系．处理数据时应作出${v}_{\;}^{2}-m$ （选填“v-m”或“v2-m”）图象；
（4）该同学在③中作出的线性图象不通过坐标原点，开始实验前他应采取的做法是C
A．将不带滑轮的木板一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动
B．将不带滑轮的木板一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动
C．将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动
D．将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀加速运动．
分析 （1）游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数，不需估读，由于遮光条通过光电门的时间极短，可以用平均速度表示瞬时速度．
（2）为使绳子的拉力等于重物的重力，M应远远大于m；
（3）由题意可知，该实验中保持小车质量M不变，因此有${v}_{\;}^{2}=2as=2\frac{mg}{M}s$，可知画出v2-m图象可以直观的得出结论．
（4）平衡摩擦力就是让小车在无拉力的作用下做匀速直线运动，让重力沿斜面的分力等于小车受到的摩擦力．
解答 解：（1）游标卡尺的主尺读数为10mm，游标读数为0.05×10mm=0.50mm，
所以最终读数为：10mm+0.150mm=10.50mm=1.050cm；
②数字计时器记录通过光电门的时间，由位移公式计算出物体通过光电门的平均速度，
用该平均速度代替物体的瞬时速度，故在遮光条经过光电门时滑块的瞬间速度为：$v=\frac{d}{△t}$
（2）该实验的研究对象是小车，采用控制变量法研究．当质量一定时，研究小车的加速度和小车所受合力的关系．消除摩擦力对实验的影响，可以把木板D的左端适当垫高，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．
根据牛顿第二定律得：
对m：mg-F拉=ma
对M：F拉=Ma
解得：${F}_{拉}^{\;}=\frac{Mmg}{M+m}$，当M＞＞m时，即当重物质量要远小于小车的质量时，绳子的拉力近似等于重物的总重力．
（3）由题意可知，该实验中保持小车质量M不变，因此有 ${v}_{\;}^{2}=2as=2\frac{mg}{M}s$，由题意可知，g为常量，M、s不变，画出v2-m图象，若图象为过原点的直线，则说明外力和加速度成正比，故画出v2-m图象可以直观的得出结论．
（4）将不带滑轮的木板一端适当垫高，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，当每次改变重物的质量时，不需要重新调节木板的倾角，故A、B、D错误，C正确．
故选C．
故答案为：（1）1.050，$\frac{d}{△t}$ （2）m＜＜M （3）v2-m （4）C
点评 常用仪器的读数要掌握，这是物理实验的基础．处理实验时一定要找出实验原理，根据实验原理我们可以寻找需要测量的物理量和需要注意的事项．
阅读快车系列答案| A． | 机械能不可能全部转化为内能，内能也无法全部用来做功从而转化成机械能 | |
| B． | 将两个分子由距离极近移动到相距无穷远的过程中，它们的分子势能先减小后增加 | |
| C． | 热量总是自发地从分子平均动能大的物体传递到分子平均动能小的物体 | |
| D． | 液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，所以液体表面分子间的作用表现为相互吸引，即存在表面张力 | |
| E． | 单位时间内气体分子对容器壁单位面积上碰撞次数减小，气体的压强一定减小 |
| A． | 由物体运动的方向发生改变，可断定物体受所合外力的方向也改变 | |
| B． | 用力推水平地面上的木箱没有推动，是由于推力小于摩擦力的缘故 | |
| C． | 1N的力一定可以使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度 | |
| D． | 物体的质量对加速度的产生起反抗作用，所以质量是一种阻力 |
如图所示，五个木块并排放在水平地面上，它们的质量相同，与地面的摩擦不计，当用力F推第一块使它们共同加速运动时，第3块对第4块的推力为（ ）| A． | $\frac{F}{5}$ | B． | $\frac{2F}{5}$ | C． | $\frac{3F}{5}$ | D． | F |
如图，圆柱形容器竖直放置，上方A管的横截面积是下方B管的4倍，中间有水银．B管下方封有一段长L=112cm的空气柱，A内水银高h1=5cm，B内水银高h2=10cm，水银上方有一活塞（活塞重力及摩擦都不计），大气压p=75cmHg．
如图所示，小球自a点由静止自由下落，到b点时与弹簧接触，到c点时弹簧被压缩至最短，若不计弹簧的质量和空气阻力，小球由b→c的运动过程中（ ）| A． | 小球的动能逐渐减小 | B． | 小球的重力势能逐渐减小 | ||
| C． | 小球的机械能守恒 | D． | 小球的加速度先减小后增大 |
| A． | 摩擦力对滑块所做的功为μmgl | B． | 摩擦力对木板所做的功为μmgL | ||
| C． | 滑块损失的动能为μmg（l+L） | D． | 滑块和木板系统损失的动能为μmgL |
两个物体A和B，质量分别为2m和m，用跨过定滑轮的轻绳相连，A静止于水平地面上，如图所示，θ=30°，不计摩擦，则以下说法正确的是（ ）| A． | 绳上拉力大小为$\frac{\sqrt{2}}{2}$mg | B． | 物体A对地面的压力大小为$\frac{1}{2}$mg | ||
| C． | 物体A对地面的摩擦力大小为$\frac{\sqrt{3}}{2}$mg | D． | 地面对物体A的摩擦力方向向右 |