Question

【題目】在驗證牛頓運動定律的實驗中有如圖a所示的裝置，小車放在斜面上，車前端拴有不可伸長的細線，跨過固定在斜面邊緣的小滑輪與重物相連，小車后面與打點計時器的紙帶相連．開始時，小車停在靠近打點計時器的位置，重物到地面的距離小于小車到滑輪的距離．啟動計時器，釋放重物，小車在重物牽引下，由靜止開始沿斜面向上運動，重物落地后，小車會繼續向上運動一段距離．打點計時器使用的交流電頻率為50Hz．圖b中a、b、c是小車運動紙帶上的三段，紙帶運動方向如圖箭頭所示．

（1）根據所提供的紙帶和數據，計算打c段紙帶時小車的加速度大小為 m/s2（計算結果保留兩位有效數字）．

（2）打a段紙帶時，小車的加速度是2．5m/s2，請根據加速度的情況，判斷小車運動的最大速度可能出現在b段紙帶中的 兩點之間．

（3）若重力加速度取，由紙帶數據可推算出重物m與小車的質量M比為m：M= ．

Answer 1

【答案】（1）5．0m/s2（2）物體在D4D5區間的速度可能最大；（3）

【解析】試題分析：1）c段的加速度為了減小誤差，采用逐差法

（2）b段中只有D4D5之間位移最大，所以最大速度一定在D4D5之間．

（3）c段時，aC=-5m/s2，設：斜面的夾角為θ，Mgsinθ=MaCsinθ=

a段時，aa=2．5m/s2，mg-Mgsinθ=（m+M）aa，解得：m：M=1：1．