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某学习小组利用图甲所示的DIS装置探究小车加速度与合力的关系.重物通过光滑的定滑轮用细线拉小车,在小车和细线左端之间固定着一个力传感器,位移传感器(接收器)固定在轨道一端
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问题描述:

某学习小组利用图甲所示的DIS装置探究小车加速度与合力的关系.重物通过光滑的定滑轮用细线拉小车,在小车和细线左端之间固定着一个力传感器,位移传感器(接收器)固定在轨道一端,位移传感器(发射器)随小车一起演水平轨道运动,实验中,保持小车(包括位移传感器发射器和力传感器)的质量M不变,改变重物的质量m,重复实验若干次,得到小车的加速度a与力传感器测得的拉力F的关系如图乙所示.

(1)在实验中___(填“需要”或“不需要”)满足M>>m;

(2)拉力F___(填“大于”、“等于”或“小于”)mg.

(3)小车与轨道之间的滑动摩擦力f=___N.

(4)为得到小车的加速度与力F成正比的关系,应将轨道的倾角θ调整为tanθ=___(取g=10m/s2).

孙旭辉回答:
  (1)本实验中有力传感器,即可通过它测量小车的合力,不需要满足M>>m此条件;   (2)根据牛顿第二定律,则有,mg-F=ma,那么拉力F小于mg;   (3)根据图象可知,当F=2.0N时,小车开始有加速度,则f=2.0N,   (4)根据牛顿第二定律得:   a=F-fM
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