Question

【题目】某实验小组利用如图所示装置“探究小车加速度与合外力的关系”，图中A为小车，B为打点计时器，C为弹簧测力计，P为钩码，一端带有定滑轮的足够长的木板水平放置，与小车相连的细线和长木板平行，与动滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直，不计绳与滑轮的摩擦及动滑轮质量。实验步骤如下：

①把长木板左端垫高，在不挂重物情况下，轻推一下小车，使小车拖着纸带做匀速运动；

②挂上钩码，接通电源后，释放小车，打出一条纸带，将点迹清楚的某点记为第零计数点，顺次选取一系列点作为计数点1、2、3......，分别测量这些计数点到第零计数点之间的距离x，然后由这些距离求出小车的加速度；

③改变钩码数量，重复步骤②，求得小车在不同合力作用下的加速度。

（1）本实验中是否必须满足重物P的质量远小于小车A的质量； _______ （填“是”或“否”）

（2）由本实验得到的数据作出小车加速度与弹簧测力计示数F的关系图象，与本实验相符合的是________；

（3）该实验小组欲利用此装置“探究小车动能变化与合外力对它所做 功的关系”，在步骤②中的纸带上，由各计数点到第零计数点之间的距离x，计算出它们与零计数点的速度平方差，弹簧测力计的示数F，小车A的质量m，然后建立坐标系，通过描点法得到的图象是一条过原点的直线，如图所示，则这条直线斜率的表达式为__________。（用题中已知条件表示）

Answer 1

【答案】否 A

【解析】

本题考查牛顿第二定律验证的实验，根据F=ma，探究F与a的关系。

（1）验证牛顿第二定律的实验中，当我们把钩码的重力近似当成绳上的拉力时需要满足钩码质量远小于小车质量，此时有弹簧测力计直接测出绳上拉力，不需要把钩码重力近似为绳上拉力，所以不需要满足钩码质量远小于小车质量。

（2）由于已经平衡摩擦力，所以随着F从0开始增大，加速度也从0开始线性增大，所以选A；

（3）由动能定理，

得到

所以