Question

19．在“探究小车加速度与所受合外力及车质量间的关系”时，采用如图1所示的实验装置，小车及车中的砝码总质量用M表示，砝码盘及盘中的砝码总质量用m表示，问：
（1）当M与m满足M＞＞m关系时，才可以认为小车受到的拉力大小约等于砝码盘和砝码的总重力mg．
（2）在保持拉力一定的情况下，探究车加速度a与车及车中砝码总质量M的关系时，以下做法正确的是A．
A．每次实验时，先将打点计时器接通电源打点，后放开小车
B．每次改变小车中砝码个数后，都需要重新平衡摩擦力
C．计算小车加速度a时，可以用天平测出m和M，直接用公式a=$\frac{mg}{M}$求出
D．通过作a-M图象，来得到a与M的关系
（3）在保持小车及车中的砝码质量M一定，探究车的加速度a与所受合外力F的关系时，由于平衡摩擦力时操作不当，得到的a-F关系如图2所示（a是小车的加速度，F是细线作用于小车的拉力）．其原因是B．
A．没有平衡摩擦力
B．平衡摩擦力过度
C．平衡摩擦力不足
D．平衡摩擦力时，没有去掉砝码盘

Answer 1

分析 （1）当小车的质量远大于砝码盘和砝码的总质量时，才能近似认为细线对小车的拉力大小等于砝码盘和砝码的总重力大小；
（2）探究加速度与拉力的关系实验时，要平衡摩擦力，平衡摩擦力时，要求小车在无动力的情况下平衡摩擦力，不需要挂任何东西．小车的加速度应根据打点计时器打出的纸带求出；平衡摩擦力时，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即：mgsinθ=μmgcosθ，可以约掉m，只需要平衡一次摩擦力．操作过程是先接通打点计时器的电源，再放开小车；
（3）从图象可以看出拉力F=0时，小车的加速度已经不为零，说明平衡摩擦力时，长木板的倾角过大．

解答 解：（1）根据牛顿第二定律得：
对m：mg-F_拉=ma
对M：F_拉=Ma
解得：F_拉=$\frac{mMg}{m+M}$
当M＞＞m时，即当砝码和盘的总重力要远小于小车的重力，绳子的拉力近似等于砝码和盘的总重力．
（2）A、实验时应先接通电源然后再放开小车，故A错误．
B、由于平衡摩擦力之后有Mgsinθ=μMgcosθ，故tanθ=μ．所以无论是否改变小车的质量，小车所受的滑动摩擦力都等于小车的重力沿斜面的分力，改变小车质量时不需要重新平衡摩擦力，故B错误；
C、小车的加速度应根据打点计时器打出的纸带求出，不能由牛顿第二定律求出，故C错误．
D、通过作a-$\frac{1}{M}$图象，来得到a与M的关系，故D错误．
故选：A．
（3）从图象可以看出拉力F=0时，小车的加速度已经不为零，说明平衡摩擦力时，长木板的倾角过大了，所以图线不通过坐标原点的原因是平衡摩擦力过度，长木板的倾角过大，故B正确．
故选：B
故答案为：（1）M＞＞m；（2）A；（3）B

点评 探究加速与力的关系实验时，要平衡摩擦力、应根据纸带求出小车的加速度，掌握实验的实验注意事项是正确解题的关键．只要真正掌握了实验原理就能顺利解决此类实验题目，而实验步骤，实验数据的处理都与实验原理有关，故要加强对实验原理的学习和掌握．