Question

為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如圖1所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．其中G₁、G₂為兩個(gè)光電門，它們與數(shù)字計(jì)時(shí)器相連，當(dāng)滑塊通過G₁、G₂光電門時(shí)，光束被遮擋的時(shí)間△t₁、△t₂都可以被測(cè)量并記錄，滑塊連同上面固定的一條形擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片寬度為D，光電門間距離為x，牽引砝碼的質(zhì)量為m．回答下列問題：



（1）實(shí)驗(yàn)開始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，在不掛重物的情況下輕推滑塊，如果得到△t₁______△t₂（選填“=”“＜”“＞”）就可以證明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平．
（2）若取M=0.4kg，改變m的值，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，以下m的取值不合適的一個(gè)是______
A．m₁=5g  B．m₂=15g C．m₃=40g  D．m₄=400g
（3）在此實(shí)驗(yàn)中，需要測(cè)得每一個(gè)牽引力對(duì)應(yīng)的加速度，其中求得的加速度的表達(dá)為______（用△t₁、△t₂、D、x表示）．
（4）如圖2所示圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是______
A．小車與軌道之間存在摩擦
B．導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)
C．所掛鉤碼的總質(zhì)量太大
D．所用小車的質(zhì)量太大．

Answer 1

（1）實(shí)驗(yàn)開始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，在不掛重物的情況下輕推滑塊，若滑塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，即滑塊通過光電門速度相等，則光電門的擋光時(shí)間相等，證明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平．
（2））在實(shí)驗(yàn)中，認(rèn)為m的重力等于滑塊所受的合力，所以m的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于M的質(zhì)量．故選D．
（3）滑塊經(jīng)過光電門的速度v2=

D

△t2

，v1=

D

△t1

，則根據(jù)據(jù)v22-v12=2ax，得a=

D2

2x△t22

-

D2

2x△t12

．
（4）對(duì)M和m整體分析，有：a=

mg

M+m

，則繩子的拉力F=Ma=

Mmg

M+m

=

mg

1+ m M

，當(dāng)m遠(yuǎn)小于M時(shí)，拉力等于m的重力，知圖線的斜率表示M質(zhì)量的倒數(shù)，當(dāng)m比較大時(shí)，此時(shí)圖線的斜率實(shí)際上表示M+m之和的倒數(shù)，所以圖線斜率明顯變小，偏離直線．故C正確，A、B、D錯(cuò)誤．
故選C．
故答案為：（1）=，（2）D，（3）

D2

2x△t22

-

D2

2x△t12

． （4）C