Question

18．光電計時器是一種研究物體運動情況的常見計時儀器，其結構如圖甲所示，a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置．當有物體從a、b之間通過時，光電計時器就可以顯示物體的擋光時間．現利用圖乙所示的裝置設計一個“探究物體的加速度與合外力、質量的關系”的實驗，圖中AB是水平桌面，CD是一端帶有定滑輪的長木板，為了平衡小車與木板間摩擦，將木板C端墊高．將光電門固定在靠近木板滑輪一端的F點（與之連接的光電計時器沒有畫出）．小車上固定著用于擋光的窄片K，讓小車從木板上的E點由靜止滑下，與光電門連接的計時器顯示窄片K的擋光時間．

（1）用游標卡尺測量窄片的寬度d，用米尺測量E、F兩點間距為L，已知L＞＞d，與光電門連接的計時器顯示的擋光時間為△t，則小車的加速度表達式a=$\frac{vhvh9pb^{2}}{2L（△t）^{2}}$（結果用所給字母表示）．
（2）某同學在實驗中保持小車質量M不變，改變砂與砂桶質量m，并將砂和砂桶的重力當做小車所受的合外力F，通過多次測量作出a-F圖線，如圖丙中實線所示．試分析圖線不過坐標原點的原因是平衡摩擦力過度，圖線上部明顯偏離直線的原因是砂和砂桶的質量m不滿足遠小于小車的質量M．

Answer 1

分析 （1）小車做初速度為零的勻加速直線運動，應用勻變速直線運動的速度位移公式可以求出加速度的表達式．
（2）實驗前要平衡摩擦力，當砂與砂桶的質量遠小于小車的質量時可以近似認為小車受到的拉力等于砂與砂桶的重力．

解答 解：（1）小車經過光電門的速度：v=$\fracp995pfv{△t}$，小車做初速度為零的勻加速直線運動，由速度位移公式得：v²=2aL，加速度：a=$\frac{{v}^{2}}{2L}$=$\frac{5z9nb95^{2}}{2L（△t）^{2}}$；
（2）由圖示a-F圖象可知，圖象在縱軸上有截距，即拉力為零時已經產生加速度，說明小車受到的合力大于拉力，這是由于平衡摩擦力過度造成的；
當砂與砂桶的質量遠小于小車質量時可以近似認為小車受到的拉力等于砂與砂桶的重力，當砂與砂桶的質量不遠小于小車質量時小車受到的拉力明顯小于砂與砂桶的重力，a-F圖象發(fā)生彎曲．
故答案為：（1）$\frac{9ldpbv9^{2}}{2L（△t）^{2}}$；  （2）平衡摩擦力過度；砂和砂桶的質量m不滿足遠小于小車的質量M．

點評 本題考查了求加速度、實驗現象分析，知道實驗原理、知道實驗注意事項是解題的前提；掌握基礎知識即可解題，平時要注意基礎知識的學習與掌握．