Question

【題目】某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證牛頓第二定律

（1）下列說(shuō)法正確的是_________（選填字母代號(hào)）

A．每次改變小車質(zhì)量時(shí)，應(yīng)重新平衡摩擦力

B．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先釋放小車后接通電源

C．調(diào)節(jié)滑輪的高度，使細(xì)線與木板平行

D．實(shí)驗(yàn)中小車的加速度越大越好

（2）在實(shí)驗(yàn)中，得到一條如圖所示的紙帶，已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T＝0.1 s，且間距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出分別為3.09 cm、3.43 cm、3.77 cm、4.10 cm、4.44 cm、4.77 cm，則小車的加速度a＝________ m/s2。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

（3）消除小車與水平木板之間摩擦力的影響后，可用盤和重物總重力代替小車所受的拉力，此時(shí)盤和重物質(zhì)量m與小車和車上砝碼總質(zhì)量M之間應(yīng)滿足的關(guān)系為_______________；

(4)有一組同學(xué)保持小車及車中的砝碼質(zhì)量一定，探究加速度a與所受外力F的關(guān)系，他們?cè)谲壍浪�平及傾斜兩種情況下分別做了實(shí)驗(yàn)，得到了兩條a－F圖線，如圖所示。圖線______是在軌道傾斜情況下得到的(填“①”或“②”)；小車及車中砝碼的總質(zhì)量M＝______ kg。

Answer 1

【答案】(1)C (2)0.34 (3)m遠(yuǎn)小于M (4)① 0.5

【解析】

（1）平衡摩擦力時(shí)滿足mgsinθ=μmgcosθ，兩邊的質(zhì)量m消掉了，則每次改變小車質(zhì)量時(shí)，不必重新平衡摩擦力，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源后釋放小車，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；調(diào)節(jié)滑輪的高度，使細(xì)線與木板平行，選項(xiàng)C正確；實(shí)驗(yàn)中小車的加速度不是越大越好，加速度太大，紙帶打的點(diǎn)太少，不利于測(cè)量，故D錯(cuò)誤；故選C.

（2）由勻變速運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得：
x4-x1=3aT2
x5-x2=3aT2
x6-x3=3aT2
聯(lián)立得：（x4+x5+x6）-（x1+x2+x3）=9aT2
解得：a=m/s2=0.34m/s2。

（3）設(shè)小車加速度為a，對(duì)小車：F=Ma
對(duì)重物：F-mg=ma
聯(lián)立解得： ，所以重物的質(zhì)量m應(yīng)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M時(shí)可以用盤和重物總重力mg代替小車所受的拉力F；

（4）由圖象可知，當(dāng)F=0時(shí)，a≠0．也就是說(shuō)當(dāng)繩子上沒(méi)有拉力時(shí)小車就有加速度，該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中平衡摩擦力過(guò)大，即傾角過(guò)大，平衡摩擦力時(shí)木板的右端墊得過(guò)高。所以圖線①是在軌道右側(cè)抬高成為斜面情況下得到的。根據(jù)F=Ma得a-F圖象的斜率k=1/M，由a-F圖象得圖象斜率k=2，所以M=0.5kg。