Question

13．某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，通過改變重物的質(zhì)量來探究滑塊運(yùn)動的加速度a和所受拉力F的關(guān)系．他們在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了實(shí)驗(yàn)，得到了兩條a-F圖線，如圖乙所示．

（1）圖線①是軌道處于傾斜（選填“水平”或“傾斜”）情況下得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果；
（2）圖線①②的傾斜程度（斜率）一樣，說明的問題是A（填選項(xiàng)前的字母）．
A．滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量在兩種情況下是一樣的
B．滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量在兩種情況下是不一樣的
C．滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量在兩種情況下是否一樣不能確定
（3）結(jié)合圖象乙，求圖線①中滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量m=0.5kg；滑塊和軌道間的動摩擦因數(shù)μ=0.2．（重力加速度g取10m/s²）

Answer 1

分析 知道滑塊運(yùn)動的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象斜率等于滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量的倒數(shù)．
對滑塊受力分析，根據(jù)牛頓第二定律求解．對

解答 解：（1）由圖象可知，當(dāng)F=0時，a≠0．也就是說當(dāng)繩子上沒有拉力時小車就有加速度，該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中平衡摩擦力過大，即傾角過大，平衡摩擦力時木板的右端墊得過高．
所以圖線①是在軌道傾斜情況下得到的．
（2）根據(jù)F=ma得a=$\frac{F}{m}$所以滑塊運(yùn)動的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象斜率等于滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量的倒數(shù)．
圖線①、②的傾斜程度（斜率）一樣，說明了滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量在兩種情況下是一樣的
故選A．
（3）根據(jù)F=ma得a=$\frac{F}{m}$所以滑塊運(yùn)動的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象斜率等于滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量的倒數(shù)．
由圖形②得加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象斜率k=2，
所以滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量m=0.5Kg 
由圖形②得，在水平軌道上F=1N時，加速度a=0，
根據(jù)牛頓第二定律得：F-μmg=0
解得：μ=0.2
故答案為：（1）傾斜；（2）A；（3）0.5 　0.2

點(diǎn)評 本題考查驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)；通過作出兩個量的圖象，然后由圖象去尋求未知量與已知量的關(guān)系．運(yùn)用數(shù)學(xué)知識和物理量之間關(guān)系式結(jié)合起來求解．