题目

题型：不详难度：来源：

像打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况的常见计时仪器，每个光电门都是由激光发射和接收装置组成．当有物体从光电门通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．现利用如图所示装置设计一个“探究物体运动的加速度与合外力、质量关系”的实验，图中NQ是水平桌面、PQ是一端带有滑轮的长木板，1、2是固定在木板上间距为L的两个光电门（与之连接的两个光电计时器没有画出）．可以装载钩码的小车上固定着用于挡光的窄片K，让小车从木板的顶端滑下，光电门各自连接的计时器显示窄片K的挡光时间分别为t₁和t₂．
（1）该实验中，在改变小车的质量M或沙桶的总质量m时，始终要保持M＞＞m，这样做的目的是______．
（2）在某次测量中，窄片K的宽度d=8.00×10^-3m（已知L＞＞d），光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为t₁=4.0×10^-2s，t₂=2.0×10^-2s；用米尺测量两光电门的间距为L=0.40m，则小车的加速度大小a=______ m/s²．

答案

（1）设小车的质量为M，沙桶的质量为m，根据牛顿第二定律得：
对m：mg-F_拉=ma
对M：F_拉=Ma
解得：F_拉=

mg

1+ m M

当m＜＜M时，即当沙桶的总重力要远小于小车的重力，绳子的拉力近似等于沙桶的总重力．
这样做的目的是小车所受合外力大小等于（或约等于）mg．
（2）运用光电门测量瞬时速度：
v₁=

d

t1

=0.2m/s
v₂=

d

t2

=0.4m/s
小车的加速度大小a=

v 22 -v 21

2L

=0.15m/s²
故答案为：（1）小车所受合外力大小等于（或近似等于）mg
（2）0.15