Question

【題目】實驗小組的同學(xué)在“驗證牛頓第二定律”實驗中，使用了如圖所的實驗裝置。

(1)本實驗的研究對象是________

A.砂桶（及桶中的砂） B.小車（及車中砝碼）

(2)在下列測量工具中，本次實驗需要用的測量儀器有________。（選填測量儀器前的字母）

A.刻度尺 B.秒表 C.天平

(3)實驗中，為了可以將細線對小車的拉力看成是小車所受的合外力，需要平衡摩擦力。

操作步驟如下：先調(diào)節(jié)長木板一端滑輪的高度，使細線與長木板平行，在不掛細繩和砂桶的情況下，改變木板的傾斜程度，直至小車能拖動紙帶沿木板做________，即平衡好摩擦力。

A.勻速直線運動 B.勻變速直線運動

(4)在做保持小車質(zhì)量不變，驗證小車的加速度與其合外力成正比的實驗時，小車（及車中砝碼）的總質(zhì)量為M，砂和砂桶的總質(zhì)量為m。

①實驗中要進行質(zhì)量M和m的選取，以下最合理的一組是________。

A.M=200g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g

B.M=200g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g

C.M=400g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g

D.M=400g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g

②小芙同學(xué)在做保持小車質(zhì)量不變，驗證小車的加速度與其合外力成正比的實驗時，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)作出如圖所示的a-F圖線，所得的圖線既不過原點，又不是直線，原因可能是________.（選填選項前的字母）

A.木板右端所墊物體較低，使得木板的傾角偏小

B.木板右端所墊物體較高，使得木板的傾角偏大

C.M遠大于m

D.m不滿足遠小于M

(5)小鐘同學(xué)利用圖已調(diào)整好的裝置進行實驗中，保持砂和砂桶的總質(zhì)量不變，改變小車（及車中砝碼）的總質(zhì)量M，并測出不同的M所對應(yīng)的加速度a，以M為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上作出如圖所示的關(guān)系圖線，實驗結(jié)果驗證了牛頓第二定律。如果圖中縱軸上的斜率為k，縱截距為b，則砂和砂桶的總質(zhì)量m=________.

Answer 1

【答案】B AC A C AD

【解析】

(1)根據(jù)實驗原理選擇恰當(dāng)?shù)膶ο?/span>.

(2)根據(jù)實驗需要測量的量確定實驗器材，“驗證牛頓第二定律”實驗需要用天平測量小車、砂、砂桶的質(zhì)量，需要用刻度尺測量計數(shù)點間的距離.

(3)為了使細線對小車的拉力等于小車所受的合外力，還需要先平衡摩擦力.

(4)①當(dāng)沙和沙桶總質(zhì)量遠遠小于小車和砝碼的總質(zhì)量，即m＜＜M時才可以認為繩對小車的拉力大小等于沙和沙桶的重力.

②首先明確桶和砝碼的重力可以認為等于小車所受拉力的條件；在橫軸上有截距，說明當(dāng)拉力大于0時物體的加速度等于零，此時的合力仍等于零，說明沒有平衡摩擦力；圖象中的彎曲時因為桶和砝碼的質(zhì)量不能滿足遠小于小車的質(zhì)量這一條件.

(5)由牛頓第二定律求出圖象的函數(shù)表達式，然后根據(jù)圖象分析答題.

(1)驗證牛頓第二定律的實驗選擇小車為對象可以方便的測得其合外力、質(zhì)量和加速度的關(guān)系；故選B.

(2)“驗證牛頓第二定律”實驗需要用天平測量小車(及車中砝碼)的質(zhì)量，需要用刻度尺測量計數(shù)點間的距離從而求加速度；故選AC.

(3)小車下滑時受到重力、細線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應(yīng)該用重力的下滑分量來平衡摩擦力，可以將長木板中固定打點計時器的一段墊高，撤去砂和砂桶，輕推小車，從打出的紙帶上的點跡是否等間距分布判斷小車是否做勻速運動；故選A.

(4)①當(dāng)m＜＜M時，即當(dāng)沙和沙桶總質(zhì)量遠遠小于小車和砝碼的總質(zhì)量，繩子的拉力近似等于沙和沙桶的總重力．因此最合理的一組是C．故選C．

②圖中的圖線在橫軸上由截距，說明a=0時，F＞0．說明當(dāng)繩子上有拉力時小車沒有加速度，說明實驗前沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足，平衡摩擦力不足時可以適當(dāng)增大木板夾角；從圖象中可以看出：當(dāng)拉力F較小時，砂和砂桶的質(zhì)量較小，滿足遠小于小車的質(zhì)量這一條件，此時圖象是傾斜直線；當(dāng)拉力F慢慢增大時，即砂桶和砂的總質(zhì)量增加時，由于不滿足砂和砂桶的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，圖象出現(xiàn)彎曲.故A、D正確，B、C錯誤，故選AD.

(5)根據(jù)題意，對系統(tǒng)由牛頓第二定律得：mg=(M+m)a，則，則圖象的截距為，圖象的斜率為，故砂和砂桶的總質(zhì)量.