Question

20．為了探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，甲、乙、丙三位同學(xué)分別設(shè)計(jì)了如圖所示的實(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滑輪），鉤碼總質(zhì)量用m表示．

（1）為便于測(cè)量合外力的大小，并得到小車總質(zhì)量一定時(shí)，小車的加速度與所受合外力成正比的結(jié)論，下列說法正確的是BC
A．三組實(shí)驗(yàn)中只有甲需要平衡摩擦力
B．三組實(shí)驗(yàn)都需要平衡摩擦力
C．三組實(shí)驗(yàn)中只有甲需要滿足所掛鉤碼的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量M的條件
D．三組實(shí)驗(yàn)都需要滿足所掛鉤碼的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量M的條件
（2）若乙、丙兩位同學(xué)發(fā)現(xiàn)某次測(cè)量中力傳感器和測(cè)力計(jì)讀數(shù)相同，通過計(jì)算得到小車加速度均為a，a=$\frac{1}{3}$g，g為當(dāng)?shù)刂亓�加速度，則乙、丙兩人實(shí)驗(yàn)時(shí)所用小車總質(zhì)量之比為1：2，乙、丙兩人實(shí)驗(yàn)用的鉤碼總質(zhì)量之比為1：2．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，即可判定是否需要平衡摩擦力，及確定所掛鉤碼的總質(zhì)量m與小車的總質(zhì)量M的關(guān)系；
（2）根據(jù)牛頓第二定律，結(jié)合動(dòng)滑輪的拉力是測(cè)力計(jì)的示數(shù)2倍，從而即可求解．

解答 解：（1）AB、為便于測(cè)量合外力的大小，甲圖通過鉤碼的總質(zhì)量對(duì)應(yīng)的重力即為合外力，
而乙圖是力傳感器的示數(shù)，丙圖則是測(cè)力計(jì)的2倍，因此它們都必須平衡摩擦力，故A錯(cuò)誤，B正確；
CD、由于甲圖通過鉤碼的總質(zhì)量對(duì)應(yīng)的重力即為合外力，因此三組實(shí)驗(yàn)中只有甲需要滿足所掛鉤碼的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量M的條件，故C正確，D錯(cuò)誤；
（2）乙、丙兩位同學(xué)發(fā)現(xiàn)某次測(cè)量中力傳感器和測(cè)力計(jì)讀數(shù)相同，且通過計(jì)算得到小車加速度均為a，
根據(jù)牛頓第二定律，則有：F=M_乙a，2F=M_丙a；
因此乙、丙兩人實(shí)驗(yàn)時(shí)所用小車總質(zhì)量之比為1：2；
由牛頓第二定律，對(duì)砝碼研究，則有m_乙g-F=m_乙a，
而m_丙g-F=m_丙2a，
因a=$\frac{1}{3}$g，解得，m_乙：m_丙=1：2；
即乙、丙兩人實(shí)驗(yàn)用的鉤碼總質(zhì)量之比為1：2；
故答案為：（1）BC； （2）1：2，1：2．

點(diǎn)評(píng) 考查不同實(shí)驗(yàn)中，是否平衡摩擦力，是依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，并不是統(tǒng)統(tǒng)平衡的，并掌握牛頓第二定律的應(yīng)用，注意力傳感器的作用，及理解測(cè)力計(jì)的讀數(shù)與小車的合力的關(guān)系，是解題的關(guān)鍵．