如图(a)为某同学设计的“探究加速度与小车所受合力F及质量m的关系”实验装置简图,A为小车,B为电火花计时器,C为装有砝码的小桶,D为一端带有定滑轮的长木板.在实验中可认为细线对小车的拉力F等于砝码和小桶的总重力,小车运动的加速度a可用纸带上的点求得。
(1)关于该实验,下列说法中正确的是________。
A.用砝码和小桶的总重力来表示F,对实验结果会产生误差
B.为消除摩擦力对实验的影响,可以把长木板D的左端适当垫高
C.使用电火花计时器时先使纸带运动,再接通电源
D.长木板D的左端被垫高后,图中细线应保持与长木板的表面平行
(2)实验中获取的一条纸带的一部分:0、1、2、3、4是计数点,每相邻两计数点间还有4个打点(图中未标出),计数点间的距离如图(b)所示,由纸带求出小车的加速度a=________m/s2(加速度a的计算结果保留两位有效数字)。
(3)在“探究加速度与质量的关系”时,保持砝码和小桶质量不变,改变小车质量M,分别测得小车的加速度a与对应的质量M,数据如下表:
次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
小车的加速度a/(m·s-2) | 1.25 | 1.00 | 0.80 | 0.50 | 0.40 |
小车的质量M/kg | 0.400 | 0.500 | 0.625 | 1.000 | 1.250 |
小车质量的倒数M-1/kg-1 | 2.50 | 2.00 | 1.60 | 1.00 | 0.80 |
利用上表数据,在图(c)的坐标纸上选择合适物理量为坐标轴建立坐标系,作出直观反映a与M关系的图象。从图线可得到的结论是________________________________。
(1)ABD (2)0.50 (3)图象如解析所示 在合外力一定的情况下,小车的加速度与小车的质量成反比
【解析】:(1)设小车的总质量为M,小桶和砝码的总质量为m,平衡摩擦力后,根据牛顿第二定律,则有:F=Ma,对小桶和砝码有:mg-F=ma,得F=mg,整理得F=,虽然当M≫m时,可认为F=mg,但实际上F<mg,选项A正确;为平衡摩擦力对实验的影响,应将长木板D的左端适当垫高,选项B正确;使用电火花计时器时,先接通电源,再释放小车,选项C错误;长木板D的左端被垫高后,图中细线应保持与长木板的表面平行,以确保小车所受的合外力保持不变,选项D正确。
(2)根据匀变速直线运动规律可得:,保留2位有效数字得a=0.50 m/s2。
(3)结论:在合外力一定的情况下,小车的加速度与小车的质量成反比。
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质量为M的木块位于粗糙水平桌面上,若用大小为F的水平恒力拉木块,其加速度为a.当拉力方向不变,大小变为2F时,木块的加速度为a',则
A.a'=a B.a'<2a C.a'>2a D.a'=2a