Question

5．用如圖所示的裝置可以測量汽車在水平路面上做勻加速直線運動的加速度．該裝置是在矩形箱子的前、后壁上各安裝一個壓力傳感器．用兩根相同的輕彈簧夾著一個質(zhì)量為2.0kg可無摩擦滑動的滑塊，兩彈簧的另一端分別壓在傳感器a、b上，其壓力大小可直接從傳感器的液晶顯示屏上讀出．現(xiàn)將裝置沿運動方向固定在汽車上，傳感器b在前，傳感器a在后．汽車靜止時，傳感器a、b的示數(shù)均為 10N（取g=10m/s²）．
（1）若某次測量時，傳感器a的示數(shù)為 16N、b的示數(shù)為4.0N，則汽車做加速運動（填“加速”或“減速”），加速度大小為6m/s²．
（2）若某次測量時，傳感器a的示數(shù)為零，則汽車做減速運動（填“加速”或“減速”），加速度大小為10m/s²．

Answer 1

分析 （1）滑塊在水平方向上受到兩個力：a、b兩個彈簧施加的彈力，這兩個彈力的合力提供加速度，根據(jù)牛頓第二定律列式求解．
（2）a傳感器的讀數(shù)為零，即a側(cè)彈簧的彈力為零，因兩彈簧相同，a彈簧伸長多少，b彈簧就縮短多少．所以b彈簧的彈力變?yōu)?0N，也就是滑塊所受的合力為20N，由牛頓第二定律列方程求解．

解答 解：（1）對滑塊在水平方向上受力分析，如右圖所示，根據(jù)牛頓第二定律得
   F_a-F_b=ma₁，
得 a₁=$\frac{{F}_{a}-{F}_}{m}$=$\frac{16-4}{2}$=6m/s²，方向水平向右．
則汽車做加速運動．
（2）汽車靜止時，傳感器a、b的示數(shù)均為 10N，則當左側(cè)彈簧彈力F_a′=0時，右側(cè)彈簧的彈力 F_b′=20N，
根據(jù)牛頓第二定律，F(xiàn)_b′=ma₂
代入數(shù)據(jù)得：a₂=$\frac{{F}_′}{m}$=$\frac{20}{2}$=10m/s²，方向水平向左．
則汽車做減速運動．
故答案為：（1）加速；6；  （2）減速；10．

點評 解決本題時要知道傳感器的示數(shù)等于該側(cè)彈簧的彈力，也等于彈簧施加給滑塊的彈力大小，對滑塊受力分析，運用牛頓第二定律解題．此題要注意彈簧的彈力跟伸長量或縮短量成正比．