Question

【題目】如圖所示是某同學驗證牛頓第二定律的實驗裝置，不計滑輪摩擦阻力以及滑輪與細繩的質量，重力加速度為。該同學的實驗步驟如下：

a．將長木板傾斜放置，小車放在長木板上，車上安裝-一個擋光片，寬度為。長木板上固定著兩個光電門和，距離為，砂桶通過細繩繞過定滑輪與小車相連，細繩與長木板平行；

b．調整長木板的傾角，使得小車恰好在細繩拉力作用下勻速下滑，測得砂和砂桶的總質量為；

c．某時刻剪斷細繩，小車由靜止開始加速運動；

d．測得擋光片通過光電門的時間為，通過光電門的時間為擋光片，小車的質量為；

e．依據以上數據探究牛頓第二定律。

（1）根據以上步驟，下列關于實驗過程的表述正確的是__________。

A．實驗時，先剪斷細繩，后接通光電門電源

B．實驗時，剪斷細繩小車所受的合外力為

C．實驗過程中，不需要測出斜面的傾角

D．實驗時，應滿足砂和砂桶的總質量遠小于小車的質量

（2）根據實驗數據可得小車的加速度__________________。（用步驟中已知的字母表示）

Answer 1

【答案】；

【解析】

（1）按照操作規程，應先接通光電門后釋放滑塊，否則可能滑塊已經通過光電門，光電門還沒有工作，測不出滑塊通過光電門A的時間，故A錯誤．平衡時，除了繩子拉力以外的力的合力與繩子的拉力等值反向，實驗時，剪斷細繩，則小車加速運動的合外力為F=m0g，故B正確．實驗過程中，傾斜木板的目的是平衡摩擦力，不需要測出斜面的傾角，故C正確．實驗時，剪斷細線，砂和砂桶不隨小車運動，無需考慮砂和砂桶的總質量m遠是否小于小車質量M，故D錯誤．故選BC．
（2）由于遮光條比較小，通過光電門的時間極短，因此可以利用平均速度來代替其瞬時速度，因此滑塊經過光電門時的瞬時速度分別為：vA=、vB=．根據解得：