Question

【題目】如圖所示是某同學(xué)驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)裝置，不計(jì)滑輪摩擦阻力以及滑輪與細(xì)繩的質(zhì)量，重力加速度為。該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：

a．將長(zhǎng)木板傾斜放置，小車放在長(zhǎng)木板上，車上安裝-一個(gè)擋光片，寬度為。長(zhǎng)木板上固定著兩個(gè)光電門和，距離為，砂桶通過(guò)細(xì)繩繞過(guò)定滑輪與小車相連，細(xì)繩與長(zhǎng)木板平行；

b．調(diào)整長(zhǎng)木板的傾角，使得小車恰好在細(xì)繩拉力作用下勻速下滑，測(cè)得砂和砂桶的總質(zhì)量為；

c．某時(shí)刻剪斷細(xì)繩，小車由靜止開(kāi)始加速運(yùn)動(dòng)；

d．測(cè)得擋光片通過(guò)光電門的時(shí)間為，通過(guò)光電門的時(shí)間為擋光片，小車的質(zhì)量為；

e．依據(jù)以上數(shù)據(jù)探究牛頓第二定律。

（1）根據(jù)以上步驟，下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)過(guò)程的表述正確的是__________。

A．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先剪斷細(xì)繩，后接通光電門電源

B．實(shí)驗(yàn)時(shí)，剪斷細(xì)繩小車所受的合外力為

C．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，不需要測(cè)出斜面的傾角

D．實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)滿足砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量

（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得小車的加速度__________________。（用步驟中已知的字母表示）

Answer 1

【答案】；

【解析】

（1）按照操作規(guī)程，應(yīng)先接通光電門后釋放滑塊，否則可能滑塊已經(jīng)通過(guò)光電門，光電門還沒(méi)有工作，測(cè)不出滑塊通過(guò)光電門A的時(shí)間，故A錯(cuò)誤．平衡時(shí)，除了繩子拉力以外的力的合力與繩子的拉力等值反向，實(shí)驗(yàn)時(shí)，剪斷細(xì)繩，則小車加速運(yùn)動(dòng)的合外力為F=m0g，故B正確．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，傾斜木板的目的是平衡摩擦力，不需要測(cè)出斜面的傾角，故C正確．實(shí)驗(yàn)時(shí)，剪斷細(xì)線，砂和砂桶不隨小車運(yùn)動(dòng)，無(wú)需考慮砂和砂桶的總質(zhì)量m遠(yuǎn)是否小于小車質(zhì)量M，故D錯(cuò)誤．故選BC．
（2）由于遮光條比較小，通過(guò)光電門的時(shí)間極短，因此可以利用平均速度來(lái)代替其瞬時(shí)速度，因此滑塊經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的瞬時(shí)速度分別為：vA=、vB=．根據(jù)解得：