Question

17．某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)探究物體運(yùn)動(dòng)的加速度與所受合外力及其質(zhì)量之間的關(guān)系．

（1）由圖中刻度尺讀出兩個(gè)光電門(mén)中心之間的距離為x，由圖2中游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光條的寬度d=5.50mm．該實(shí)驗(yàn)小組在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，將滑塊從圖所示位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器可以讀出遮光條通過(guò)光電門(mén)1的時(shí)間△t₁，遮光條通過(guò)光電門(mén)2的時(shí)間△t₂，則滑塊的加速度的表達(dá)式a=$\frac{{（\fracum4soz6{△{t}_{2}}）}^{2}-{（\frachrjtaev{△{t}_{1}}）}^{2}}{2x}$．（表達(dá)式均用字母表示）
（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D．
A．m₁=10g     B．m₂=15g       C．m₃=20g         D．m₄=400g
（3）實(shí)驗(yàn)開(kāi)始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，使氣墊導(dǎo)軌水平，在不增加其他儀器的情況下，應(yīng)取下?tīng)恳�砝碼，通過(guò)將M放在任意位置都能保持靜止不動(dòng)來(lái)判定導(dǎo)軌水平調(diào)節(jié)是否到位．

Answer 1

分析 （1）標(biāo)卡尺主尺與游標(biāo)尺示數(shù)之和是游標(biāo)卡尺的示數(shù)；遮光條的寬度與遮光時(shí)間的比值是滑塊的瞬時(shí)速度，由勻變速運(yùn)動(dòng)的速度位移公式可以求出滑塊的加速度；
（2）根據(jù)牛頓第二定律可以推導(dǎo)出滑塊受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等的條件，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康目芍�需要測(cè)量的數(shù)據(jù)；
（3）氣墊導(dǎo)軌的阻力很小，可以忽略不計(jì)．

解答 解：（1）由圖示游標(biāo)卡尺可知，主尺的示數(shù)為5mm，游標(biāo)尺示數(shù)為10×0.05mm=0.50mm，游標(biāo)卡尺示數(shù)為5mm+0.50mm=5.50mm；
遮光條的寬度與遮光時(shí)間的比值是滑塊的瞬時(shí)速度，所以滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)的速度v₁=$\frac3kfzbbm{△{t}_{1}}$，v₂=$\fraciqxz90y{△{t}_{2}}$；
滑塊做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，則v₂²-v₁²=2as，
則加速度a=$\frac{{（\fracvszsnje{△{t}_{2}}）}^{2}-{（\fracfdk6xce{△{t}_{1}}）}^{2}}{2x}$；
（2）在該實(shí)驗(yàn)中實(shí)際是：mg=（M+m）a，要滿足mg=Ma，應(yīng)該使砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量．
若取M=0.4kg，改變m的值，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，m₄=400g不能滿足，故選D．
（3）氣墊導(dǎo)軌可以認(rèn)為是光滑的，在判斷其是否水平時(shí)可以采取的方法是：接通氣源，將滑塊靜置于氣墊導(dǎo)軌上，滑塊基本保持靜止說(shuō)明導(dǎo)軌是光滑的，或接通氣源，將滑塊靜置于氣墊導(dǎo)軌上，輕推滑塊，滑塊能基本做勻速直線運(yùn)動(dòng)．
故答案為：
（1）5.50，$\frac{{（\fracb050jdv{△{t}_{2}}）}^{2}-{（\frac6uvr8cn{△{t}_{1}}）}^{2}}{2x}$；
（2）D；
（3）靜止不動(dòng)．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵理解實(shí)驗(yàn)的原理，知道當(dāng)m的質(zhì)量遠(yuǎn)小于M的質(zhì)量，m的重力可以認(rèn)為等于M所受的合力．