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），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)錐木板傾角，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(zhǎng)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(zhǎng)木板之間的摩擦力的實(shí)驗(yàn)小組記_____．（填“甲”“乙”“丙”）

（2）甲、乙、丙、丁四組實(shí)驗(yàn)時(shí)必須滿是“M＞＞m”的實(shí)驗(yàn)小組是_____．（填“甲”、“乙”、“丙”、“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α﹣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(cè)力計(jì)示數(shù)），則甲、乙、丙三組實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)的圖線依次是_____．（填“A”“B”“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α﹣F圖線如圖庚所示，則小車質(zhì)量為_____kg．

Answer 1

【答案】 （1）甲乙丙； （2）甲； （3）CBA； （4）mg； 2．

【解析】（1）本實(shí)驗(yàn)探究當(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）乙和丙繩子的拉力可以由彈簧測(cè)力計(jì)和力傳感器直接得到，不需要用重物的重力代替，所以乙丙兩組不需要滿足M＞＞m，而甲組用重物的重力代替繩子的拉力，要滿足M＞＞m，

（3）甲組用重物的重力代替繩子的拉力，要滿足M≥m，隨著m的增大，不滿足M＞＞m時(shí)，圖象出現(xiàn)彎曲，所以甲組對(duì)應(yīng)的是C，

根據(jù)裝置可知，乙圖中小車受到的拉力大于彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，丙圖中受到的拉力等于力傳感器的示數(shù)，當(dāng)F相等時(shí)，乙組的加速度大，所以乙組對(duì)應(yīng)B，丙組對(duì)應(yīng)A，

（4）平衡摩擦力后，小車加速下滑時(shí)受到的合力F=mg；由牛頓第二定律得：a=F，

由圖2（C）所示的a﹣F圖線可知：圖象斜率：k=，則小車的質(zhì)量：M==2kg．