Question

【题目】某同学做“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）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______；

（2）若用游标卡尺测出光电门遮光条的宽度d如图乙所示，则______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，则小车经过光电门时的速度为______用字母表示；

（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，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如图丙所示，从图线得到的结论是：在小车质量一定时，______．

（4）某同学在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______

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．

Answer 1

【答案】 加速度与合外力成正比 C

【解析】

（1）为使绳子的拉力等于重物的重力，m应远远小于M；

（2）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；

（3）由题意可知，该实验中保持小车质量M不变，因此有：，可根据图象可以直观的得出结论；

（4）由图可知开始有外力时，而小车的加速度为零，说明操作过程中没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足；

（1）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，为消除摩擦力对实验的影响，可以把木板的右端适当垫高，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：
对M：
解得：
当时，即当重物重力要远小于小车的重力，绳子的拉力近似等于重物的总重力；

（2）游标卡尺的主尺读数为10mm，游标读数为，
所以最终读数为：；

数字计时器记录通过光电门的时间，由平均速度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：；

（3）由题意可知，该实验中保持小车质量M不变，因此有：，
由题意可知，不变，因图象为过原点的直线，则说明加速度与合外力成正比；

（4）线性图象不通过坐标原点，即开始当小车挂上重物时，加速度却为零，即线性图象不通过坐标原点，故导致图象不过原点的原因是木板倾角偏小，即说明操作过程中没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足，采取的方法是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，故C正确，选项ABD错误。