Question

如下图所示为“探究加速度与物体受力和质量的关系”实验装置图．图中A为小车，B为装有砝码的小盘，C为一端带有定滑轮的长木板，小车通过纸带与电火花打点计时器相连，计时器接50Hz交流电．小车的质量为m₁，小盘（及砝码）的质量为m₂．

（1）下列说法正确的是_______。

A．为平衡小车与水平木板之间摩擦力，应将木板不带滑轮的一端适当垫高，在挂小盘（及砝码）的情况下使小车恰好做匀速运动

B．每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力

C．本实验中要满足m2应远小于m1的条件

D．在用图像探究加速度与质量关系时，应作图像

（2）实验中，得到一条打点的纸带，如右图所示，已知相邻计数点间的时间间隔为T，且间距x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆已量出，则计算小车加速度的表达式为a=                    ；
（3）某同学在平衡好摩擦力后，保持小车质量不变的情况下，通过多次改变砝码重力，作出小车加速度a与砝码重力F的图象如右图所示，若牛顿第二定律成立，重力加速度g=10m/s²，则小车的质量为______kg，小盘的质量为______kg。(二个结果都保留两位有效数字)

（4）如果砝码的重力越来越大时，小车的加速度不能无限制地增加，会趋近于某一极限值，此极限值为_____ m/s²。

Answer 1

（1）  C ；（2）；(3)  2.0或2.1 ； 0.060-0.063之间都对 ；（4） 10  

试题分析：（1）“探究加速度与物体受力和质量的关系”实验中，为了消除摩擦力的影响，通过重力沿斜面向下的分力来平衡摩擦力，故将木板带滑轮的一端垫高，故A错误；因摩擦因数不变，改变小车质量后，无需重新平衡摩擦力，故B错误；本实验中绳子的拉力为小车提供加速度，整体分析有： ，设绳子拉力为T，分析砝码受力有：，解得拉力，由此可知，只有当m₁远大于m₂时，绳子的拉力才近似等于盘和砝码的总重力，故C正确；由牛顿第二定律可知，本实验应做图像，故D错误；
（2）根据匀变速直线运动公式可得逐差公式，故在本题中有，故有a=
（3）根据牛顿第二定律可知故有，即图像斜率表示小车质量的倒数，取点代入数据可得kg=2.0kg，同理计算纵截距求得小盘质量kg。
（4）当砝码质量不断增大时，对系统整体分析，根据牛顿第二定律可知，小车加速度，由数学知识取极限可知当越来越大时=10m/s²。