Question

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

（1）加速度的大小為5.0m/s²
（2）由紙帶可知，物體在D₄D₅區間的速度可能最大；
（3）

試題分析：（1）根據，由于 則（2）由紙帶可知，物體在D₄D₅區間的位移最大，則速度可能最大；（3）對小車和重物的整體，解得。