Question

20．某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系．
（1）下列做法正確的是CD（填字母代號）
A．調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳�木塊的細(xì)繩與長木板保持平行
B．在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時，將裝有砝碼的砝碼桶通過定滑輪拴在木塊上
C．實(shí)驗(yàn)時，先放開木塊再接通打點(diǎn)計(jì)時器的電源
D．通過增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度
（2）為使砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總重力在數(shù)值上近似等于木塊運(yùn)動時受到的拉力，應(yīng)滿足的條件是砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于木塊和木塊上砝碼的總質(zhì)量．（選填“遠(yuǎn)大于”、“遠(yuǎn)小于”或“近似等于”）
 （3）甲、乙兩同學(xué)在同一實(shí)驗(yàn)室，各取一套如圖所示的裝置放在水平桌面上，木塊上均不放砝碼，在沒有平衡摩擦力的情況下，研究加速度a與拉力F的關(guān)系，分別得到圖中甲、乙兩條直線．設(shè)甲、乙用的木塊質(zhì)量分別為m_甲、m_乙，甲、乙用的木塊與木板間的動摩擦因數(shù)分別為μ_甲、μ_乙，由圖可知，m_甲小于m_乙，μ_甲大于μ_乙．（選填“大于”、“小于”或“等于”）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理以及操作中的注意事項(xiàng)逐項(xiàng)分析，得出正確答案．
（2）根據(jù)牛頓第二定律，運(yùn)用整體法和隔離法求出拉力的表達(dá)式，從而確定砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總重力在數(shù)值上近似等于木塊運(yùn)動時受到的拉力應(yīng)滿足的條件．
（3）根據(jù)牛頓第二定律求出加速度與F的關(guān)系式，結(jié)合圖線的斜率和截距比較木塊質(zhì)量的大小以及動摩擦因數(shù)的大小．

解答 解：（1）A、實(shí)驗(yàn)中需調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳�木塊的細(xì)繩與長木板保持平行，故A正確．
B、在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時，不能裝有砝碼的砝碼桶通過定滑輪拴在木塊上，故B錯誤．
C、實(shí)驗(yàn)時應(yīng)先接通電源，再放開木塊，故C錯誤．
D、通過增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力，故D正確．
故選：AD．
（2）設(shè)砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量為m，木塊和木塊上砝碼的總質(zhì)量為M，對整體分析，加速度a=$\frac{mg}{M+m}$，隔離對木塊分析，根據(jù)牛頓第二定律得，F(xiàn)=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}$=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，可知為使砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總重力在數(shù)值上近似等于木塊運(yùn)動時受到的拉力，應(yīng)滿足的條件是砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于木塊和木塊上砝碼的總質(zhì)量．
（3）根據(jù)牛頓第二定律得，$a=\frac{F-μMg}{M}=\frac{F}{M}-μg$，可知圖線的斜率表示木塊質(zhì)量的倒數(shù)，縱軸截距的絕對值等于μg，可知m_甲＜m_乙，μ_甲＞μ_乙．
故答案為：（1）AD，（2）遠(yuǎn)小于，（3）小于，大于．

點(diǎn)評 對于圖線問題，一般的解題思路是通過物理規(guī)律得出兩個物理量之間的函數(shù)關(guān)系，結(jié)合圖線的斜率和截距進(jìn)行分析求解．