Question

【題目】為了探究加速度與合外力的關系，甲、乙、丙、丁四個實驗小組分別采用圖甲、圖乙、圖丙、圖丁所示的實驗裝置，小車總質量用M表示（乙圖M包括小車與傳感器，丙圖中M包括小車和與小車固連的小滑輪），鉤碼總質量用m表示．丁組同學先按圖丁將木板有定滑輪的一端墊起，調錐木板傾角，使小車恰好帶著鉤碼和紙帶一起沿木板向下勻速運動，再保持長木板的傾角不變，取下細繩和鉤碼，然后接通電源釋放小車，使之由靜止開始加速運動并在紙帶上打點，如圖戊所示．重力加速度g已知，試回答下列問題：

（1）甲、乙、丙三組實驗必須平衡小車和長木板之間的摩擦力的實驗小組記_____．（填“甲”“乙”“丙”）

（2）甲、乙、丙、丁四組實驗時必須滿是“M＞＞m”的實驗小組是_____．（填“甲”、“乙”、“丙”、“丁”）

（3）實驗時各組同學的操作均完全正確，甲、乙、丙三組同學作出的α﹣F圖線如圖己所示（乙組同學所用F為傳感器讀數，丙組同學所用F為彈簧測力計示數），則甲、乙、丙三組實驗對應的圖線依次是_____．（填“A”“B”“C”）

（4）實驗時丁組同學操作的小車加速下滑受到的合力F=_____．該組同學在保持小車質量不變的情況下，通過調整改變小車所受合力，多次實驗，由實驗數據作出的α﹣F圖線如圖庚所示，則小車質量為_____kg．

Answer 1

【答案】 （1）甲乙丙； （2）甲； （3）CBA； （4）mg； 2．

【解析】（1）本實驗探究當質量一定時，物體運動的加速度與它所受的合外力的關系，所以三個實驗小組都需要平衡摩擦力，即甲乙丙都需要平衡摩擦力，

（2）乙和丙繩子的拉力可以由彈簧測力計和力傳感器直接得到，不需要用重物的重力代替，所以乙丙兩組不需要滿足M＞＞m，而甲組用重物的重力代替繩子的拉力，要滿足M＞＞m，

（3）甲組用重物的重力代替繩子的拉力，要滿足M≥m，隨著m的增大，不滿足M＞＞m時，圖象出現彎曲，所以甲組對應的是C，

根據裝置可知，乙圖中小車受到的拉力大于彈簧測力計的示數，丙圖中受到的拉力等于力傳感器的示數，當F相等時，乙組的加速度大，所以乙組對應B，丙組對應A，

（4）平衡摩擦力后，小車加速下滑時受到的合力F=mg；由牛頓第二定律得：a=F，

由圖2（C）所示的a﹣F圖線可知：圖象斜率：k=，則小車的質量：M==2kg．