题目内容

8.某同学利用打点器测量滑块的质量,实验装置如图甲所示,将长木板有定滑轮的一端垫起,将打点计时器安装在长木板上靠近滑块处,滑块与穿过打点计时器的纸带相连,细绳通过夹子与纸带连接并跨过定滑轮,细绳下端连接钩码,调整木板倾角,使滑块沿木板向下做匀速直线运动,已知此时钩码的质量为m0,接下来仅将钩码m0撤去,保持整个装置不变,释放滑块,滑块沿木板向下做匀加速直线运动,此时打点计时器打出的纸带如图乙所示(已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz,A、B、C、D、E是所纸带上选出的计数点)求解下列问题:

(1)打点计时器在打D点时滑块的速度v0=1.38m/s.(结果保留三位有效数字)
(2)撤去钩码m0后滑块下滑的加速度a=3.02m/s2(结果保留三位有效数字).
(3)滑块质量的表达式为M=$\frac{{m}_{0}g}{a}$(用字母a、m0、g等物理量表示).

分析 (1)根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,可以求出打纸带上D点时小车的瞬时速度大小.
(2)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)根据牛顿第二定律可以求出滑块的质量.

解答 解:(1)由图示纸带可知,计数点间的时间间隔:t=2×0.02s=0.04s,
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,可以求出打纸带上D点时小车的瞬时速度大小.
vD=$\frac{CE}{2t}$=$\frac{0.0527+0.0575}{2×0.04}$≈1.38m/s;
(2)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:a=$\frac{DE-AB}{3{t}^{2}}$=$\frac{0.0575-0.0430}{3×0.0{4}^{2}}$≈3.02m/s2.
(3)由牛顿第二定律得:m0g=Ma,解得:M=$\frac{{m}_{0}g}{a}$;
故答案为:(1)1.38;(2)3.02;(3)$\frac{{m}_{0}g}{a}$.

点评 要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力,在平时练习中要加强基础知识的理解与应用.

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