Question

【题目】现要用图甲所示的装置来探究“加速度与质量之间的关系”，实验时忽略小车所受导轨对它的摩擦力，在倾斜导轨的B2点处有一时间传感器，能记录小车从倾斜导轨B1点下滑到B2点的时间。实验步骤如下。完成下述步骤中所缺少的内容。

①按图甲安装好实验器材，用刻度尺测出B1到B2之间的距离s；

②将小车置于B1处并用弹簧秤沿导轨向上拉着小车并保持静止，读出此时的拉力F；

③让小车自B1处静止释放，小车通过B2后，记下时间传感器测得小车从B1运动到B2的时间t；

④再将小车置于B1处，往小车中增加钩码，设所加钩码总质量为m。为保持小车与钩码的合外力F不变，可采用如下方法：用弹簧秤沿着导轨拉着小车静止，调节导轨倾角的旋钮使导轨 ___，直到弹簧秤的读数为____为止。然后重复步骤③；

⑤多次往小车中增加钩码，然后重复步骤④；

⑥利用实验中所测得的数据做出了如图乙所示的图像，本实验中测得B与B之间的距离s=1.50m，那么根据该图像求得小车的质量M=________kg，小车所受的合外力大小为F=__________（计算结果保留三位有效数字）。

Answer 1

【答案】与水平面的夹角变小 F 0.50 0.214

【解析】

④[1][2]由平衡条件得

可见在小车增加钩码的同时为保持小车所受的合外力不变，应旋转调节导轨倾角的旋钮以调整导轨的高度，将导轨的高度降低，直到弹簧秤的读数为F为止；

⑥[3][4]由匀加速直线运动位移公式，可得小车的加速度为

由牛顿第二定律得

即

由图像可知，图象在纵轴上截距的绝对值表示小车的质量，因此小车的质量为

图象的斜率为

由乙图可知，直线斜率为

故小车所受的合外力为