Question

为了探究加速度与力的关系，使用如图所示的气垫导轨装置进行实验．其中G₁、G₂为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G₁、G₂光电门时，光束被遮挡的时间△t₁、△t₂都可以被测量并记录．滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，光电门间距离为x，牵引砝码的质量为m．回答下列问题：

（1）若取M=0.4kg，改变m的值，进行多次实验，以下m 的取值不合适的一个是      ．

A．m₁=5g              B．m₂=15g

C．m₃=40g              D．m₄=400g

（2）在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得的加速度a的表达式为：      ．（用△t₁、△t₂、D、x 表示）

（3）为了减少实验误差，可以采取的措施是

A．增大挡光片宽度

B．减小挡光片宽度

C．增大光电门间距离x

D．减小光电门间距离

Answer

（1）D；（2）；（3）BC

【解析】

试题分析：（1）根据牛顿第二定律可以推导出滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等的条件，根据实验目的可知需要测量的数据；

（2）光电门测量滑块瞬时速度的原理是遮光条通过光电门的速度可以用平均速度代替即v=，再根据运动学公式即可求出物体的加速度a；

（3）为了使经过挡光片的平均速度更接近瞬时速度应减小挡光片的宽度d，为了减小相对误差应使滑块经过光电门1和2时的速度相差适当大些，故应适当增大两光电门之间的距离x．

【解析】
（1）在该实验中实际是：mg=（M+m）a，要满足mg=Ma，应该使砝码的总质量远小于滑块的质量．

若取M=0.4kg，改变m的值，进行多次实验，m4=400g不能满足，

本题选取值不合适的，故选：D．

（2）根据遮光条通过光电门的速度可以用平均速度代替，则通过第一个光电门的速度为：

v1=

通过第二个光电门的速度为：

v2=

根据运动学公式，加速度为：a==

（3）为减小实验误差可采取的方法是：适当减小挡光片的宽度d和适当增大两光电门之间的距离x，

故选：BC．

故答案为：（1）D；（2）；（3）BC

【点评】明确实验原理以及相应的物理规律，熟悉具体操作，提高应用基本物理规律解决问题的能力，掌握很短时间内的平均速度代表瞬时速度．