Question

【題目】用如圖甲所示的裝置驗證牛頓第二定律。

（1）實驗前平衡小車與木板間摩擦力的做法是：把實驗器材安裝好，先不掛砂桶，將小車放在木板上，后面固定一條紙帶，紙帶穿過打點計時器。用墊木把木板一端墊高，接通打點計時器，讓小車以一定初速度沿木板向下運動，并不斷調(diào)節(jié)木板的傾斜度，直到小車拖動紙帶沿木板做_________（填“加速”、“減速”或“勻速”）運動。

（2）在研究物體加速度與力的關系時，應保持不變的是_______（填選項前的字母）。

A．小車的總質(zhì)量 B．砂和桶的總質(zhì)量

（3）實驗中打出的一條紙帶的一部分如圖乙所示。紙帶上標出了連續(xù)的3個計數(shù)點A、B、C，相鄰計數(shù)點之間還有4個點沒有標出。打點計時器接在頻率為50Hz的交流電源上。則打點計時器打B點時，小車的速度vB=__________m/s。多測幾個點的速度作出v–t圖像，就可以算出小車的加速度。

（4）“細線作用于小車的拉力F近似等于砂和桶所受的重力mg”是有條件的。若把實驗裝置設想成如圖丙所示的模型：水平面上的小車，用輕繩跨過定滑輪使之與盛有砂的小桶相連。已知小車的質(zhì)量為M，砂和桶的質(zhì)量為m，重力加速度為g，不計摩擦與空氣阻力。請通過推理說明，當滿足什么條件時，細線作用于小車的拉力F近似等于砂和桶所受的重力mg_______________？

Answer 1

【答案】勻速 A

【解析】

（1）實驗前平衡小車與木板間摩擦力，先不掛砂桶，接好打點計時器和紙帶，用墊木把木板一端墊高，接通打點計時器，讓小車以一定初速度沿木板向下運動，并不斷調(diào)節(jié)木板的傾斜度，直到小車拖動紙帶沿木板做勻速運動為止；

（2）本實驗采用控制變量法，在研究物體加速度與力的關系時，應保持小車的總質(zhì)量不變，故選項A正確，B錯誤；

（3）由于相鄰計數(shù)點之間還有4個點沒有標出，所以相鄰計數(shù)點的時間間隔為，根據(jù)勻變速運動的中間時刻的瞬時速度等于這段時間的平均速度可知，B點速度大小為：

；

（4）對M根據(jù)牛頓第二定律：

對根據(jù)牛頓第二定律有：

整理可以得到：，當時，。