Question

【題目】如圖所示，某同學(xué)探究小車加速度與力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置，他將光電門固定在水平軌道上的B點(diǎn)，用不同重物通過細(xì)線拉同一小車，每次小車都從同一位置A由靜止釋放。

（1）若用游標(biāo)卡尺測出遮光條的寬度d如圖乙所示，則d= cm；實(shí)驗(yàn)時(shí)將小車從圖示位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過光電門的時(shí)間Δt=2．0×s，則小車經(jīng)過光電門時(shí)的速度為 m/s；

（2）實(shí)驗(yàn)中可近似認(rèn)為細(xì)線對小車的拉力與重物重力大小相等，則重物的質(zhì)量m與小車的質(zhì)量M間應(yīng)滿足的關(guān)系為 ;

（3）測出多組重物的質(zhì)量m和對應(yīng)遮光條通過光電門的時(shí)間Δt，并算出相應(yīng)小車經(jīng)過光電門時(shí)的速度v，通過描點(diǎn)作出線性圖象，研究小車加速度與力的關(guān)系．處理數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)作出 （選填“V-m”或“-m”）圖象;

（4）某同學(xué)在（3）中作出的線性圖象不通過坐標(biāo)原點(diǎn)，其原因是 。

Answer 1

【答案】（1）1．140；0．57m/s（2）M遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于m

（3）v2-m（4）小車與水平軌道間存在摩擦力（或未平衡摩擦力）

【解析】試題分析：（1）游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為11mm，游標(biāo)讀數(shù)為0．05×8mm=0．40mm，所以最終讀數(shù)為：11mm+0．40mm=11．40mm=1．140cm；數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄通過光電門的時(shí)間，由位移公式計(jì)算出物體通過光電門的平均速度，用該平均速度代替物體的瞬時(shí)速度，故在遮光條經(jīng)過光電門時(shí)滑塊的瞬間速度為：

（2）該實(shí)驗(yàn)的研究對象是小車，采用控制變量法研究．當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，研究小車的加速度和小車所受合力的關(guān)系．為消除摩擦力對實(shí)驗(yàn)的影響，可以把木板右端適當(dāng)墊高，以使小車的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小車的合力就是繩子的拉力．根據(jù)牛頓第二定律得，對m：，對M：，解得：，當(dāng)時(shí)，即當(dāng)重物重力要遠(yuǎn)小于小車的重力，繩子的拉力近似等于重物的總重力．

（3）由題意可知，該實(shí)驗(yàn)中保持小車質(zhì)量M不變，因此有：，由題意可知，M、s不變，畫出v2-m圖象，若圖象為過原點(diǎn)的直線，則說明外力和加速度成正比，故畫出v2-m圖象可以直觀的得出結(jié)論．

（4）開始當(dāng)小車掛上重物時(shí)，加速度卻為零，線性圖象不通過坐標(biāo)原點(diǎn)，故導(dǎo)致圖象不過原點(diǎn)的原因是木板傾角偏�。�即說明操作過程中沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足．