Question

在用DIS研究小车加速度与外力的关系时，某实验小组先用如图（a）所示的实验装置，重物通过滑轮用细线拉小车，在小车和重物之间接一个不计质量的微型力传感器，位移传感器（发射器）随小车一起沿水平轨道运动，位移传感器（接收器）固定在轨道一端．实验中力传感器的拉力为F，保持小车（包括位移传感器发射器）的质量不变，改变重物重力重复实验若干次，得到加速度与外力的关系如图（b）所示．

（1）小车与轨道的滑动摩擦力f=      N．

（2）从图象中分析，小车（包括位移传感器发射器）的质量为      kg．

（3）该实验小组为得到a与F成正比的关系，应将斜面的倾角θ调整到tanθ=      ．

Answer

（1）0.60；（2）0.67；（3）0.09

【解析】

试题分析：（1）a﹣F图象与横坐标的交点等于摩擦力，根据图象直接得出f；

（2）根据牛顿第二定律得出a和F的关系式，根据图象的斜率表示小车质量的倒数求解质量；

（3）为得到a与F成正比的关系，则应该平衡摩擦力，根据平衡条件结合滑动摩擦力公式求解．

【解析】
（1）根据图象可知，当F=0.60N时，小车开始有加速度，则f=0.60N，

（2）根据牛顿第二定律得：

a==，则a﹣F图象的斜率表示小车质量的倒数，则

M=，

（3）为得到a与F成正比的关系，则应该平衡摩擦力，则有：

Mgsinθ=μMgcosθ

解得：tanθ=μ，

根据f=μMg得：=0.09

所以tanθ=0.09

故答案为：（1）0.60；（2）0.67；（3）0.09

【点评】实验装置虽然有所变动，但是实验原理、实验方法、操作细节等是一样的，故任何实验明确实验原理是解答实验的关键，注意该实验必须要平衡摩擦力，否则a与F不成正比，能结合图象得出有用的信息，难度适中．