为了探究加速度与力的关系,使用如图1所示的气垫导轨装置进行实验.其中G1、G2为两个光电门,它们与数字计时器相连,当滑块通过G1、G2光电门时,光束被遮挡的时间△t1、△t2都可以被测量并记录,滑块连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M,挡光片宽度为D,光电门间距离为x,牵引砝码的质量为m.回答下列问题:
(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉,在不挂重物的情况下轻推滑块,如果得到△t1______△t2(选填“=”“<”“>”)就可以证明气垫导轨已经水平.
(2)若取M=0.4kg,改变m的值,进行多次实验,以下m的取值不合适的一个是______
A.m1=5g B.m2=15g C.m3=40g D.m4=400g
(3)在此实验中,需要测得每一个牵引力对应的加速度,其中求得的加速度的表达为______(用△t1、△t2、D、x表示).
(4)如图2所示图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是______
A.小车与轨道之间存在摩擦
B.导轨保持了水平状态
C.所挂钩码的总质量太大
D.所用小车的质量太大.
(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉,在不挂重物的情况下轻推滑块,若滑块做匀速直线运动,即滑块通过光电门速度相等,则光电门的挡光时间相等,证明气垫导轨已经水平.
(2))在实验中,认为m的重力等于滑块所受的合力,所以m的质量应远小于M的质量.故选D.
(3)滑块经过光电门的速度v2=
,v1=D △t2
,则根据据v22-v12=2ax,得a=D △t1
-D2 2x△t22
.D2 2x△t12
(4)对M和m整体分析,有:a=
,则绳子的拉力F=Ma=mg M+m
=Mmg M+m
,当m远小于M时,拉力等于m的重力,知图线的斜率表示M质量的倒数,当m比较大时,此时图线的斜率实际上表示M+m之和的倒数,所以图线斜率明显变小,偏离直线.故C正确,A、B、D错误.mg 1+ m M
故选C.
故答案为:(1)=,(2)D,(3)
-D2 2x△t22
. (4)CD2 2x△t12