问题 问答题

某实验小组利用如图甲所示的实验装置探究“合外力一定时,物体运动的加速度与其质量之间的关系”.实验中钩码重力大小与物体所受合外力大小视为相等.

(1)如图乙所示,由20分度的游标卡尺测得遮光条的宽度d=______cm.

(2)实验中可选择的钩码有2个,它们的质量分别为m1和m2,且m1>m2,你认为实验中选择______(填m1或m2)较合适.

(3)实验中可选择的遮光条有2个,它们的宽度分别为d1和d2,且d1>d2,你认为实验中选择______(填d1或d2)较合适.

(4)该实验小组在a-

1
m
(m为滑块整体的质量)坐标系中,画出了如图丙所示的三条曲线.你认为符合事实的曲线是______.(从①、②、③三条曲线中选出一条,填序号).曲线未过坐标原点的原因可能是______.

答案

(1)主尺读数为1cm,游标尺上第4个刻度和主尺上某一刻度对齐,因此其读数为:4×0.05=0.20mm=0.020cm,所以最终读数为:1cm+0.020cm=1.020cm.

故答案为:d=1.020cm.

(2)设绳子上拉力为F,对小车根据牛顿第二定律有:

F=Ma    ①

对所挂钩码有:mg-F=ma   ②

F=

mgM
M+m
=
mg
1+
m
M
,由此可知当M>>时,钩码重力大约等于绳子的拉力,因此钩码质量越小实验误差越小,故选择m2更合适.

故答案为:m2

(3)该实验中利用遮光条通过光电门的平均速度来代替其瞬时速度大小,遮光条越窄,其通过光电门的平均速度越能代替其瞬时速度,误差越小,故选择d2

故答案为:d2

(4)随着所挂重物质量的增加,不再满足钩码质量远小于物体质量即不满足m<<M的条件,图象将发生弯曲,由于物体和砝码的加速度不可能一直无限制的增大,其整体的最大加速度小于g,因此图③符合事实;

根据图象可知,当有外力时还没有产生加速度,这说明可能是滑块受到空气阻力、绳与滑轮间的摩擦力,或者气垫导轨没有调水平,开始运动位置低于后来到达位置.

故答案为:可能是气垫导轨没有调水平(可能是滑块受到空气阻力、绳与滑轮间的摩擦力).

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