题目内容
20.加速度与物体所受合外力和质量间的关系时,采用如图1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,小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计数器打上的点计算出:(1)当M与m的大小关系满足M>>m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)一组同学在先保持盘及盘中的砝码质量一定,探究小车的加速度与质量的关系,以下做法正确的是:B
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,再接通打点计时器电源
D.小车运动的加速度可用天平测出m以及小车质量M,直接用公式 a=mg/M求出.
(3)在保持小车及车中的砝码质量M一定,探究小车的加速度与所受合外力的关系时,由于平衡摩擦力时操作不当,二位同学得到的a-F关系如图2示(a是小车的加速度.F是细线作用于小车的拉力).其原因是平衡摩擦力时长木板的倾角过大.
分析 当盘及盘中砝码的总质量远小于小车及砝码总质量时,可以认为小车受到的拉力等于盘及砝码的重力.平衡摩擦力时,不能挂盘;实验过程中,应保证绳和纸带与木板平行;小车的加速度应由纸带求出.
解答 解:(1)根据牛顿第二定律得,整体的加速度a=$\frac{mg}{M+m}$,
则绳子的拉力T=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}$=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$,当M>>m时,认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力.
(2)A、平衡摩擦力时,不能将及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上.故A错误.
B、改变小车质量时,不需要重新平衡摩擦力.故B正确.
C、实验时,先接通电源,再释放小车.故C错误.
D、小车运动的加速度通过纸带求出,不能通过a=$\frac{mg}{M}$ 求出.故D错误.
故选:B.
(3)从图象可知,F为零时,加速度不为零,知平衡摩擦力过度,即平衡摩擦力时长木板的倾角过大.
故答案为:(1)M>>m;(2)B; (3)平衡摩擦力时长木板的倾角过大.
点评 考查绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力的条件,掌握实验操作细节及处理数据的方法,理解图象的斜率的含义,及截距的意义.
练习册系列答案
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