Question

【題目】為了探究加速度與合外力的關(guān)系，甲、乙、丙、丁四個(gè)實(shí)驗(yàn)小組分別采用圖甲、圖乙、圖丙、圖丁所示的實(shí)驗(yàn)裝置，小車總質(zhì)量用M表示(乙圖中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，四個(gè)圖中的M均相等)，鉤碼總質(zhì)量用m表示。丁組同學(xué)先按圖丁將木板有定滑輪的一端墊起，調(diào)整木板傾角，使小車恰好帶著鉤碼和紙帶一起沿木板向下勻速運(yùn)動(dòng)，再保持長木板的傾角不變，取下細(xì)繩和鉤碼，然后接通電源釋放小車，使之由靜止開始加速運(yùn)動(dòng)并在紙帶上打點(diǎn)，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(shí)驗(yàn)必須平衡小車和長木板之間的摩擦力的實(shí)驗(yàn)小組是________。(填“甲”“乙”或“丙”)

（2）甲、乙、丙、丁四組實(shí)驗(yàn)時(shí)必須滿足“Mm”的實(shí)驗(yàn)小組是________。(填“甲”“乙”“丙”或“丁”)

（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)各組同學(xué)的操作均完全正確，甲、乙、丙三組同學(xué)作出的a-F圖線如圖己所示(乙組同學(xué)所用F為傳感器讀數(shù)，丙組同學(xué)所用F為彈簧測力計(jì)示數(shù))，則甲、乙、丙三組實(shí)驗(yàn)對應(yīng)的圖線依次是________、________、________。(填“A”“B”或“C”)

（4）實(shí)驗(yàn)時(shí)丁組同學(xué)操作的小車加速下滑受到的合力F＝________，該組同學(xué)在保持小車質(zhì)量不變的情況下，通過調(diào)整改變小車所受合力，多次實(shí)驗(yàn)，由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的a-F圖線如圖庚所示，則小車質(zhì)量為________ kg。

Answer 1

【答案】甲乙丙 甲 C B A mg 2

【解析】

（1）[1]本實(shí)驗(yàn)探究的是當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的加速度與它所受的合外力的關(guān)系，所以三個(gè)實(shí)驗(yàn)小組都需要平衡摩擦力，即甲、乙、丙都需要平衡摩擦力；

（2）[2]乙和丙繩子的拉力可以由彈簧測力計(jì)和力傳感器直接得到，不需要用重物的重力代替，而丁組實(shí)驗(yàn)小車加速運(yùn)動(dòng)時(shí)沒有鉤碼，所以乙、丙、丁三組不需要滿足Mm，而甲組用重物的重力代替繩子的拉力，要滿足Mm；

（3）[3]甲組用重物的重力代替繩子的拉力，要滿足Mm，隨著m的增大，不滿足Mm時(shí)，圖線出現(xiàn)彎曲，所以甲組對應(yīng)的是C；

[4]根據(jù)裝置可知，乙圖有F＝Ma，得：

a＝F，

可知乙組的aF圖線斜率較大，乙組對應(yīng)B；

[5]丙圖有2F＝Ma，得：

a＝F，

可知丙組的aF圖線斜率較大，所以丙組對應(yīng)A；

（4）[6]丁圖情況下，小車勻速運(yùn)動(dòng)，細(xì)繩中的拉力等于鉤碼的重力mg，且與小車受到的其他力平衡；戊圖情況下，撤去鉤碼和細(xì)繩，小車受到的其他力不變，故此時(shí)小車加速下滑時(shí)受到的合力：

F＝mg。

[7]由牛頓第二定律得：a＝F，由圖庚所示的aF圖線可知，圖象斜率：

k＝，

則小車的質(zhì)量：

M＝＝2 kg。