Question

【題目】某物理課外小組利用圖（a）中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關系。圖中，置于實驗臺上的長木板水平放置，其右端固定一輕滑輪；輕繩跨過滑輪，一端與放在木板上的小滑車相連，另一端可懸掛鉤碼。本實驗中可用的鉤碼共有N=5個，每個質量均為0.010 kg。實驗步驟如下：

（1）將5個鉤碼全部放入小車中，在長木板左下方墊上適當厚度的小物快，使小車（和鉤碼）可以在木板上 _______下滑（選填“加速”，“勻速”或“減速”）。

（2）將n（依次取n=1，2，3，4，5）個鉤碼掛在輕繩右端，其余N－n個鉤碼仍留在小車內；用手按住小車并使輕繩與木板平行。釋放小車，同時用傳感器記錄小車在時刻t相對于其起始位置的位移s，繪制s-t圖像，經數據處理后可得到相應的加速度a。實驗中__________（選填“需要”或“不需要”）滿足鉤碼質量遠遠小于小車質量。

（3）對應于不同的n的a值見下表。

（4）利用表中的數據作出a-n圖像，并求得該圖像的斜率為。取重力加速度為。可得小車（空載）的質量為___________kg（小數點后面留兩位。）

Answer 1

【答案】 勻速 不需要 0.05

【解析】（1）平衡摩擦力時，使小車能在木板上勻速運動即可；（2）由于當小車和鉤碼（含車上放置和細繩末端所掛）的總質量一定，所以小車的加速度a與細繩末端所掛鉤碼的重力F始終成正比，不需要滿足鉤碼的質量遠小于小車的質量，（3）由牛頓第二定律得：，解得：，即a-n圖線的斜率為，解得，代入數據解得：。