Question

16．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中，某同學使用了如圖1所示的裝置．

（1）在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系實驗中，下列做法正確的是B
A．平衡摩擦力時，應(yīng)將裝沙的小桶用細繩通過定滑輪系在小車上
B．每次改變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力
C．實驗時，先放開小車，再接通打點計時器電源
D．小車運動的加速度可從天平測出裝沙小桶和沙的質(zhì)量m以及小車質(zhì)量M，直接用公式a=$\frac{m}{M}g$求出．
（2）如果a-$\frac{1}{m}$圖象是通過原點的一條直線，則說明B
A．物體的加速度a與質(zhì)量m成正比    B．物體的加速度a與質(zhì)量m成反比
C．物體的質(zhì)量m與加速度a成正比    D．物體的質(zhì)量m與加速度a成反比
（3）該同學通過數(shù)據(jù)的處理作出了a-F圖象，如圖2所示，則
①圖中的直線不過原點的原因是平衡摩擦力時木板的右端墊得過高；
②圖中的直線發(fā)生彎曲的原因是隨著F的增大不再滿足沙和沙桶質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量，即不再滿足m＜＜M．

Answer 1

分析 平衡摩擦力時，將小車拖到穿過打點計時器的紙帶，輕推小車，若小車能夠做勻速直線運動，摩擦力得到平衡，實驗時，先接通電源后釋放小車．
a-$\frac{1}{m}$圖象是通過原點的一條直線說明：a=k$\frac{1}{m}$，即物體的加速度a與質(zhì)量m成反比；
平衡摩擦力時，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，由圖象可知，還沒有掛重物時，小車已經(jīng)產(chǎn)生了加速度，由此可知圖象不過原點的原因．

解答 解：（1）A、平衡摩擦力時，應(yīng)將繩從小車上拿去，輕輕推動小車，是小車沿木板運動，通過打點計時器打出來的紙帶判斷小車是否勻速運動．故A錯誤．
B、每次改變小車的質(zhì)量時，小車的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力．故B正確．
C、實驗時，若先放開小車，再接通打點計時器電源，由于小車運動較快，可能會使打出來的點很少，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理．故C錯誤．
D、小車運動的加速度是利用打點計時器測量，如果用天平測出m以及小車質(zhì)量M，直接用公式求出，這是在直接運用牛頓第二定律計算的，而我們實驗是在探究加速度與物體所受合外力和質(zhì)量間的關(guān)系．故D錯誤．
故選：C
（2）A、a-$\frac{1}{m}$圖象是通過原點的一條直線說明：a=k$\frac{1}{m}$，即物體的加速度a與質(zhì)量m成反比．故A錯誤，B正確．
C、D：物體的質(zhì)量是物體的固有屬性，不會受到外界條件的影響（如：受力，運動狀態(tài)，在火星上還是地球上等），故C、D錯誤．
故選：B
（3）①圖中當F=0時，a≠0．也就是說當繩子上沒有拉力時，小車的加速度不為0，說明小車的摩擦力小于重力的分力，所以原因是實驗前木板右端墊得過高，即平衡摩擦力過度導致．
②設(shè)小車的加速度為a，繩子拉力為F，以砂和砂桶為研究對象得：
mg-F=ma
以小車為研究對象F=Ma
解得：a=$\frac{mg}{m+M}$
故：F=Ma=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$
所以要使得繩子拉力等于砂和砂桶的重力大小，必有m＜＜M，
而不滿足m＜＜M時，隨m的增大物體的加速度a逐漸減�。�
故圖象彎曲的原因是：隨著F的增大不再滿足沙和沙桶質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量，即不再滿足m＜＜M．
故答案為：（1）B
（2）B．
（3）平衡摩擦力時木板的右端墊得過高；隨著F的增大不再滿足沙和沙桶質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量，即不再滿足m＜＜M．

點評 解決本題的關(guān)鍵知道實驗的原理以及實驗需注意的事項，掌握平衡摩擦力的方法，注意不能將裝砂的小桶用細繩通過定滑輪系在小車上．