Question

【題目】某實(shí)驗(yàn)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(mén)A、B固定在一端帶定滑輪的長(zhǎng)木板上的適當(dāng)位置，小車(chē)上固定有擋光片，擋光片寬度d較小，可將擋光片經(jīng)過(guò)光電門(mén)過(guò)程中的平均速度近似看成小車(chē)經(jīng)過(guò)A、B兩點(diǎn)的瞬時(shí)速度。

實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了如下的操作：

(1)將長(zhǎng)木板沒(méi)有定滑輪的一端適當(dāng)墊高，以平衡小車(chē)下滑時(shí)所受的摩擦力。具體操作為：小車(chē)_____（填“掛著”或“不掛”）鉤碼，反復(fù)調(diào)整墊塊位置（或高度），將小車(chē)從長(zhǎng)木板上輕推一下，觀察小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況，使小車(chē)經(jīng)過(guò)光電門(mén)A、光電門(mén)B時(shí)的擋光時(shí)間_________（填“相等”或“不相等”）。

(2)將小車(chē)和鉤碼用細(xì)繩拴接，跨過(guò)定滑輪后將小車(chē)從長(zhǎng)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(chē)與擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片的寬度為d，兩光電門(mén)之間的距離為s，小車(chē)經(jīng)過(guò)光電門(mén)A、光電門(mén)B時(shí)的時(shí)間分為t1和t2。下列：

①小車(chē)經(jīng)過(guò)光電門(mén)A、光電門(mén)B的瞬時(shí)速度的表達(dá)式分別為vA=_________，vB=_________，加速度的表達(dá)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(shí)，保持小車(chē)與擋光片的總質(zhì)量M不變，通過(guò)改變鉤碼的質(zhì)量m，得到了多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫(huà)出小車(chē)的a-F圖像（實(shí)驗(yàn)中滿(mǎn)足m<<M，F≈mg），如圖2所示。如果實(shí)驗(yàn)誤差很小，則a-F圖像應(yīng)為____（填“甲”“乙”或“丙”）圖線(xiàn)；如果長(zhǎng)木板保持水平或傾角過(guò)小，則a-F圖像應(yīng)為____（填“甲”“乙”或“丙”）圖線(xiàn)。

Answer 1

【答案】不掛 相等 或 乙 丙

【解析】

(1)[1][2]本實(shí)驗(yàn)平衡小車(chē)下滑過(guò)程中所受的摩擦力時(shí)，小車(chē)應(yīng)不掛鉤碼，反復(fù)調(diào)整墊塊位置（或高度），應(yīng)使小車(chē)勻速下滑，經(jīng)過(guò)光電門(mén)A、光電門(mén)B時(shí)的擋光時(shí)間相等；

(2)①[3][4][5]小車(chē)經(jīng)過(guò)光電門(mén)A、光電門(mén)B時(shí)的速度分別為

，

則由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可知，其加速度的表達(dá)式為

；

②[6][7]如果實(shí)驗(yàn)誤差很小，a-F圖像應(yīng)為過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線(xiàn)，即為乙圖線(xiàn)；如果長(zhǎng)木板保持水平或傾角過(guò)小，則是未平衡或未完全平衡小車(chē)受到的摩擦力，a-F圖像應(yīng)為丙圖線(xiàn)。