Question

【題目】某實驗小組利用如圖所示裝置“探究小車加速度與合外力的關系”，圖中A為小車，B為打點計時器，C為彈簧測力計，P為鉤碼，一端帶有定滑輪的足夠長的木板水平放置，與小車相連的細線和長木板平行，與動滑輪及彈簧測力計相連的細線豎直，不計繩與滑輪的摩擦及動滑輪質量。實驗步驟如下：

①把長木板左端墊高，在不掛重物情況下，輕推一下小車，使小車拖著紙帶做勻速運動；

②掛上鉤碼，接通電源后，釋放小車，打出一條紙帶，將點跡清楚的某點記為第零計數點，順次選取一系列點作為計數點1、2、3......，分別測量這些計數點到第零計數點之間的距離x，然后由這些距離求出小車的加速度；

③改變鉤碼數量，重復步驟②，求得小車在不同合力作用下的加速度。

（1）本實驗中是否必須滿足重物P的質量遠小于小車A的質量； _______ （填“是”或“否”）

（2）由本實驗得到的數據作出小車加速度與彈簧測力計示數F的關系圖象，與本實驗相符合的是________；

（3）該實驗小組欲利用此裝置“探究小車動能變化與合外力對它所做 功的關系”，在步驟②中的紙帶上，由各計數點到第零計數點之間的距離x，計算出它們與零計數點的速度平方差，彈簧測力計的示數F，小車A的質量m，然后建立坐標系，通過描點法得到的圖象是一條過原點的直線，如圖所示，則這條直線斜率的表達式為__________。（用題中已知條件表示）

Answer 1

【答案】否 A

【解析】

本題考查牛頓第二定律驗證的實驗，根據F=ma，探究F與a的關系。

（1）驗證牛頓第二定律的實驗中，當我們把鉤碼的重力近似當成繩上的拉力時需要滿足鉤碼質量遠小于小車質量，此時有彈簧測力計直接測出繩上拉力，不需要把鉤碼重力近似為繩上拉力，所以不需要滿足鉤碼質量遠小于小車質量。

（2）由于已經平衡摩擦力，所以隨著F從0開始增大，加速度也從0開始線性增大，所以選A；

（3）由動能定理，

得到

所以