Question

【題目】某同學利用如圖甲所示的實驗裝置運用牛頓第二定律測量滑塊的質量M。

其主要步驟為：

（1）調整長木板傾角，當鉤碼的質量為m0時滑塊沿木板恰好向下做勻速運動。

（2）保持木板傾角不變，撤去鉤碼m0，將滑塊移近打點計時器，然后釋放滑塊，滑塊沿木板向下做勻加速直線運動，并打出點跡清晰的紙帶如圖乙所示（已知打點計時器每隔0．02s打下一個點）。

請回答下列問題：

①打點計時器在打下B點時滑塊的速度vB＝ m/s；

②滑塊做勻加速直線運動的加速度a＝ m/s2；

③滑塊質量M＝ （用字母a、m0、當地重力加速度g表示）。

（3）保持木板傾角不變，掛上質量為m（均小于m0）的鉤碼，滑塊沿木板向下勻加速運動，測出滑塊的加速度；多次改變鉤碼的質量，分別求出相應的加速度。

（4）若繩的拉力與所掛鉤碼的重力大小相等，作出的a-mg圖像如圖丙所示，則由圖丙可求得滑塊的質量M＝ kg。（g取10m/s2，計算結果均保留3位有效數字）。

Answer 1

【答案】①；②， ③；（4）

【解析】試題分析：（2）由圖示紙帶可知，兩個相鄰兩個計數點間還有1個點沒有畫出，所以相鄰的計數點間的時間間隔。

①根據勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上B點時小車的瞬時速度大小．；

②根據勻變速直線運動的推論公式可以知，加速度的大小：

．

③滑塊做勻速運動時受平衡力作用，由平衡條件得：，撤去時滑塊做勻加速直線運動時，受到的合外力：，由牛頓第二定律得：，解得：。

（4）滑塊做勻速運動時受平衡力作用，由平衡條件得：，掛上質量為m的鉤碼時滑塊沿木板向下做勻加速直線運動，受到的合外力為：，由牛頓第二定律得：，解得：，由圖丙所示圖象可知：，解得：。