Question

【題目】如圖甲為“驗證牛頓第二定律”的實驗裝置示意圖，盤和重物的總質量為m，小車和砝碼的總質量為M。實驗中用盤和重物總重力的大小作為細線對小車拉力的大小。

(1) 實驗中，為了使細線對小車的拉力等于小車所受的合外力，先調節長木板一端定滑輪的高度，使細線與長木板平行，接下來還需要進行的一項操作是________(填寫所選選項的序號)

A.將長木板水平放置，讓小車連著已經穿過打點計時器的紙帶，給打點計時器通電，調節m的大小，使小車在盤和重物的牽引下運動，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動

B.將長木板的右端墊起適當的高度，讓小車連著已經穿過打點計時器的紙帶，撤去盤和重物，給打點計時器通電，輕推小車，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動

C.將長木板的右端墊起適當的高度，撒去紙帶以及盤和重物，輕推小車，觀察判斷小車是否做勻速運動

(2) 實驗中得到的一條紙帶如圖乙所示，A、B、C、D、E、F、G為7個相鄰的計數點，量出相鄰的計數點之間的距離分別為、、、、、。已知相鄰的計數點之間的時間間隔為T，則小車的加速度a=_________ (用題中所給字母表示)。

(3) 實驗中要進行質量m和M的選取，以下最合理的一組_______。

A.M=20g，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=400，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g

(4) 該實驗小組以測得的加速度a為縱軸，盤和重物的總重力F為橫軸，作出的圖象如圖丙中圖線1所示，發現圖象不過原點，懷疑在測量力時不準確，他們將實驗進行了改裝，將一個力傳感器安裝在小車上，直接測量細線拉小車的力F′，作a-F′圖如圖丙中圖線2所示，則圖象不過原點的原因是________，對于圖象上相同的力用傳感器測得的加速度偏大，其原因是__________。

Answer 1

【答案】 （1）B （2） （3）C （4）未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足 鉤碼的質量未遠小于小車的質量

【解析】 (1)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，則應該用重力的下滑分量來平衡摩擦力，可以將長木板的一段墊高，撤去砂和砂桶，輕推小車，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動，故B正確；

故選：B。

(2)根據勻變速直線運動的推論公式△x=aT2，結合逐差法得： ；

(3)重物加速下滑，處于失重狀態，其對細線的拉力小于重力，設拉力為T，根據牛頓第二定律，有

對重物，有mgT=ma

對小車，有T=Ma

解得： ，故當M>>m時，有T≈mg

故C符合要求

故選：C

(4)由圖線可知，F不等于零時，a仍然為零，可知圖線不過原點的原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足。

力傳感器可以直接得出繩子拉力的大小，用鉤碼的重力表示繩子的拉力，必須滿足鉤碼的質量遠小于小車的質量，否則繩子的拉力實際上小于鉤碼的重力。所以對于圖線上相同的力，用傳感器測得的加速度偏大，原因是鉤碼的質量未遠小于小車的質量。