Question

如图所示的实验装置可以验证牛顿运动定律，小车上固定一个盒子，盒子内盛有沙子．沙桶的总质量(包括桶以及桶内沙子质量)记为m，小车的总质量(包括车、盒子及盒内沙子质量)记为M.

验证在质量不变的情况下，加速度与合外力成正比：甲同学从盒子中取出一些沙子，装入沙桶中，称量并记录沙桶的总重力mg，将该力视为合外力F，对应的加速度a则从打下的纸带中计算得出．多次改变合外力F的大小，每次都会得到一个相应的加速度．本次实验中，桶内的沙子取自小车中，故系统的总质量不变．以合外力F为横轴，以加速度a为纵轴，画出a－F图象。

①实验前已经平衡好摩擦力,请问下图中哪个图线是正确的______

②a－F图象斜率的物理意义是（用题目中所给字母表示）_______________．

③你认为把沙桶的总重力mg当作合外力F是否合理？ 答：_____.(填“合理”或“不合理”)

④本次实验中，是否应该满足M≫m这样的条件？ 答：______(填“是”或“否”) 

⑤乙同学利用上述装置来探究加速度a和小车的质量M的关系，在其它步骤正确的前提下,由于没有始终满足M》m的条件，结果得到的图像应是如下图中的_______

Answer

A1/M+m合理否D

【解析】

该实验研究的对象为系统，保持系统质量不变，沙桶的重力等于系统所受的合力，改变重力即可改变系统所受的合力，从而可探究加速度与合力的关系；

①实验前已经平衡好摩擦力，根据题意可知：“整个系统的合力为，将该力视为合外力F”，则根据牛顿第二定律可知：，则，由于整个系统总质量为恒定的，故为一条过原点的直线，故选项A正确，选项BCD错误；

②由上面分析可知：，故图线斜率为；

③因为实验的研究对象是整个系统，系统受到的合外力就等于mg，当作合外力F是合理的；

④系统的合外力就等于所悬挂沙桶的重力mg，不必满足M≫m这样的条件；

⑤本实验中，实验原理是加速度与的质量成反比，当满足时，即m几乎忽略不计，a与M成反比，由于没有始终满足，所以a与M的关系应为D正确。