题目内容

【题目】为“验证牛顿第二定律”,某同学设计了如下实验方案:

A.实验装置如图甲所示,一端系在滑块上的轻质细绳通过转轴光滑的轻质滑轮,另一端挂一质量为m=0.5 kg的钩码。用垫块将长木板附定滑轮的一端垫起,调整长木板的倾角,直至轻推滑块后,滑块沿长木板向下做匀速直线运动;

B.保持长木板的倾角不变,取下细绳和钩码,连接纸带,接通打点计时器的电源,然后让滑块沿长木板滑下,打点计时器打下的纸带如图乙所示。

请回答下列问题:

(1)图乙中纸带的____端与滑块相连(选填“左”或“右”)。

(2)图乙中相邻两个计数点之间还有4个点未画出,打点计时器接频率为50 Hz的交流电源,根据图乙求出滑块的加速度a=________ m/s2。

(3)不计纸带与打点计时器间的阻力,滑块的质量M=________ kg(g取9.8 m/s2,结果保留3位有效数字)。

【答案】右端 1.65 2.97

【解析】

(1)滑块拖动纸带下落的运动过程中,速度越来越快,所以相等时间内运动的位移越来越大,进而判断哪端与滑块相连;

(2)根根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小;

(3)根据牛顿第二定律F=Ma即可求解质量;

(1)因为打点计时器每隔0.02s打一个点,两个计数点之间还有4个打点未画出,所以两个计数点的时间间隔为T=0.1s,时间间隔是定值,滑块拖动纸带下落的运动过程中,速度越来越快,所以相等时间内运动的位移越来越大.所以图乙中纸带的右端与滑块相连;
(2)根据△x=aT2利用逐差法,有:.
(3)由A步骤可知,取下细绳和钩码后,滑块受到的合外力为:F=0.5×9.8=4.9N,根据牛顿第二定律得:.

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