做“探究加速度与力、质量的关系”实验时，图甲是教材中的实验…——2020 高考物理第 17 题答案解析

【答案】 (1). 0.18～0.19 (2). 甲 (3). 甲和乙

【解析】

【详解】①[1]．打点计时器打点周期

$$ T = 0 . 1 { \mathrm { s } } $$

由匀加速直线运动中，平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得，在打d点时小车的速度

$$ \nu _ { d } = { \frac { b f } { 4 T } } = { \frac { ( 3 8 . 1 0 - 3 0 . 7 0 ) \times 1 0 ^ { - 2 } } { 4 \times 0 . 1 } } \mathrm { m / s } \approx 0 . 1 9 \mathrm { m / s } $$

②[2][3]．在图甲的实验方案中，由托盘和砝码的重力提供拉力，让小车做匀加速直线运动，由牛顿第二

定律可得

$$ m g = ( M + m ) a $$

则

$$ a = { \frac { m } { m + M } } \cdot g $$

则绳子对小车的拉力

$$ F = M a = \frac { M } { m + M } \cdot m g $$

当 $M \gg m$ 时，绳子拉力近似等于托盘和砝码的重力。

故甲需要满足 $M \gg m$

在图乙的实验方案中，挂上托盘和砝码，小车匀速下滑，设斜面的倾斜角为 $\theta$ ，斜面和纸带对小车的摩擦力或阻力总和为f，则有

$$ M g \sin \theta = f + m g $$

取下托盘和砝码，小车做匀加速直线运动，由牛顿第二定律可得

$$ M g \sin \theta - f = M a $$

即

$$ m g = M a $$

故乙方案中，不需要满足 $M \gg m$ o

在甲乙方案中，均用托盘和砝码的重力mg作为小车匀加速的直线运动的合力及 $F _ { \circ }$