Question

如图所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置。他在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一遮光条，遮光条的宽度为d，滑块与遮光条的总质量为M，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，钩码的质量为m，每次滑块都从A处由静止释放。

（1）实验时，接通气源，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，已知A位置到光电门的距离为L，用d、t、L表示滑块运动的加速度a＝________。

（2）下列不必要的一项实验要求是________。

A．应使滑块与遮光条的总质量远大于钩码和力传感器的总质量

B．应使A位置与光电门间的距离适当大些

C．应将气垫导轨调节水平

D．应使细线与气垫导轨平行

（3）改变钩码的质量，记录对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，通过描点作出线性图象，研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出____(填“t²-F”“”或“”)图象，则图线的斜率为________（用d、L、M表示）。

（4）有一位同学想测得在断开气源的情况下，滑块与导轨之间的动摩擦因数，他调整气垫导轨水平，断开气源时，测得滑块在轨道上运动的加速度为a₁，此时钩码的质量为m₀，不改变钩码的质量，接通气源，测得滑块在轨道上运动的加速度为a₂，用a₁、a₂、m₀、M表示滑块与导轨间的动摩擦因数μ＝________。

Answer

A

【解析】

（1）[1]由题意可知，滑块做匀加速直线运动，根据速度位移公式有：

v2＝2aL

又

解得：。

（2）[2]A．细线的拉力是直接通过传感器测量的，与小车质量和钩码质量大小无关，A不必要，符合题意；

B．应使A位置与光电门间的距离适当大些，有利于减小误差，B必要，不符合题意；

C．应将气垫导轨调节水平，细线的拉力才等于滑块所受合力，C必要，不符合题意；

D．要保持细绳与木板平面平行，拉力才等于合力，D必要，不符合题意。

故选A。

（3）[3][4]根据牛顿第二定律得：

结合

解得：

所以处理数据时应作图象，图线的横轴为F，纵轴为，斜率为。

（4）[5]由牛顿第二定律可得：

断开气源：

m0g－μMg＝（m0＋M）a1

打开气源：

m0g＝（M＋m0）a2

两式联立解得：

μ＝。