Question

【題目】某實驗小組利用如圖1所示的裝置，探究物體的加速度與合外力、質(zhì)量關(guān)系，將光電門A、B固定在一端帶定滑輪的長木板上的適當(dāng)位置，小車上固定有擋光片，擋光片寬度d較小，可將擋光片經(jīng)過光電門過程中的平均速度近似看成小車經(jīng)過A、B兩點的瞬時速度。

實驗進行了如下的操作：

(1)將長木板沒有定滑輪的一端適當(dāng)墊高，以平衡小車下滑時所受的摩擦力。具體操作為：小車_____（填“掛著”或“不掛”）鉤碼，反復(fù)調(diào)整墊塊位置（或高度），將小車從長木板上輕推一下，觀察小車的運動情況，使小車經(jīng)過光電門A、光電門B時的擋光時間_________（填“相等”或“不相等”）。

(2)將小車和鉤碼用細繩拴接，跨過定滑輪后將小車從長木板的一定高度處由靜止釋放。已知鉤碼的質(zhì)量為m，小車與擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片的寬度為d，兩光電門之間的距離為s，小車經(jīng)過光電門A、光電門B時的時間分為t1和t2。下列：

①小車經(jīng)過光電門A、光電門B的瞬時速度的表達式分別為vA=_________，vB=_________，加速度的表達式a=_________。（用題中已知物理量表示）

②該小組的同學(xué)在探究加速度與外力的關(guān)系時，保持小車與擋光片的總質(zhì)量M不變，通過改變鉤碼的質(zhì)量m，得到了多組實驗數(shù)據(jù)，畫出小車的a-F圖像（實驗中滿足m<<M，F≈mg），如圖2所示。如果實驗誤差很小，則a-F圖像應(yīng)為____（填“甲”“乙”或“丙”）圖線；如果長木板保持水平或傾角過小，則a-F圖像應(yīng)為____（填“甲”“乙”或“丙”）圖線。

Answer 1

【答案】不掛 相等 或 乙 丙

【解析】

(1)[1][2]本實驗平衡小車下滑過程中所受的摩擦力時，小車應(yīng)不掛鉤碼，反復(fù)調(diào)整墊塊位置（或高度），應(yīng)使小車勻速下滑，經(jīng)過光電門A、光電門B時的擋光時間相等；

(2)①[3][4][5]小車經(jīng)過光電門A、光電門B時的速度分別為

，

則由運動學(xué)公式可知，其加速度的表達式為

；

②[6][7]如果實驗誤差很小，a-F圖像應(yīng)為過原點的傾斜直線，即為乙圖線；如果長木板保持水平或傾角過小，則是未平衡或未完全平衡小車受到的摩擦力，a-F圖像應(yīng)為丙圖線。