Question

河北辛集中学某同学利用如图甲所示的装置探究“小车的加速度与所受合外力的关系”，具体实验步骤如下：

A.按照图示安装好实验装置，挂上砂桶(含少量砂子)；

B.调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车沿长木板向下运动，且通过两个光电门的时间相等；

C.取下细绳和砂桶，测量砂子和桶的总质量m，并记下；

D.保持长木板的倾角不变，不挂砂桶，将小车置于靠近滑轮的位置，由静止释放小车，记录小车先后通过光电门甲和乙时显示的时间；

E.重新挂上细绳和砂桶，改变砂桶中砂子的质量，重复B、C、D步骤。

(1)若砂桶和砂子的总质量为m，小车的质量为M，重力加速度为g，则步骤D中小车加速下滑时所受合力大小为__________。(忽略空气阻力)

(2)若遮光片的宽度为d，光电门甲、乙之间的距离为l，通过光电门甲和乙时显示的时间分别为t₁、t₂，则小车的加速度a＝_______________。

(3)有关本实验的说法正确的是________。

A.砂桶和砂子的总质量必须远小于小车的质量

B.小车的质量必须远小于砂桶和砂子的总质量

C.平衡摩擦力时要取下细绳和砂桶

D.平衡摩擦力时不能取下细绳和砂桶

Answer

mg； ； D。

【解析】（1）探究“小车的加速度与所受合外力的关系”中小车所受的合外力等于沙桶和沙子的总重力，则步骤D中小车加速下滑时所受合力大小为mg．
（2）小车的速度等于遮光板的宽度除以所有的时间，即经过两个光电门的速度分别为： 和；依据2as＝v22−v12可得加速度为： ，
（3）本实验中，沙桶和沙子的总质量所对应的重力即为小车做匀变速运动时，所受的外力大小，所以不需要满足“沙桶和沙子的总质量必须远远小于小车的质量”的实验条件，故AB错误．平衡摩擦力时不需要取下细绳和沙桶，故C错误，D正确； 故选D．