Question

【題目】實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)在“驗(yàn)證牛頓第二定律”實(shí)驗(yàn)中，使用了如圖所的實(shí)驗(yàn)裝置。

(1)本實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象是________

A.砂桶（及桶中的砂） B.小車(chē)（及車(chē)中砝碼）

(2)在下列測(cè)量工具中，本次實(shí)驗(yàn)需要用的測(cè)量?jī)x器有________。（選填測(cè)量?jī)x器前的字母）

A.刻度尺 B.秒表 C.天平

(3)實(shí)驗(yàn)中，為了可以將細(xì)線對(duì)小車(chē)的拉力看成是小車(chē)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(zhǎng)木板一端滑輪的高度，使細(xì)線與長(zhǎng)木板平行，在不掛細(xì)繩和砂桶的情況下，改變木板的傾斜程度，直至小車(chē)能拖動(dòng)紙帶沿木板做________，即平衡好摩擦力。

A.勻速直線運(yùn)動(dòng) B.勻變速直線運(yùn)動(dòng)

(4)在做保持小車(chē)質(zhì)量不變，驗(yàn)證小車(chē)的加速度與其合外力成正比的實(shí)驗(yàn)時(shí)，小車(chē)（及車(chē)中砝碼）的總質(zhì)量為M，砂和砂桶的總質(zhì)量為m。

①實(shí)驗(yàn)中要進(jìn)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(chē)質(zhì)量不變，驗(yàn)證小車(chē)的加速度與其合外力成正比的實(shí)驗(yàn)時(shí)，根據(jù)測(cè)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(guò)原點(diǎn)，又不是直線，原因可能是________.（選填選項(xiàng)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(yuǎn)大于m

D.m不滿(mǎn)足遠(yuǎn)小于M

(5)小鐘同學(xué)利用圖已調(diào)整好的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)中，保持砂和砂桶的總質(zhì)量不變，改變小車(chē)（及車(chē)中砝碼）的總質(zhì)量M，并測(cè)出不同的M所對(duì)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(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)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(shí)驗(yàn)原理選擇恰當(dāng)?shù)膶?duì)象.

(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量的量確定實(shí)驗(yàn)器材，“驗(yàn)證牛頓第二定律”實(shí)驗(yàn)需要用天平測(cè)量小車(chē)、砂、砂桶的質(zhì)量，需要用刻度尺測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離.

(3)為了使細(xì)線對(duì)小車(chē)的拉力等于小車(chē)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(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量，即m＜＜M時(shí)才可以認(rèn)為繩對(duì)小車(chē)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(rèn)為等于小車(chē)所受拉力的條件；在橫軸上有截距，說(shuō)明當(dāng)拉力大于0時(shí)物體的加速度等于零，此時(shí)的合力仍等于零，說(shuō)明沒(méi)有平衡摩擦力；圖象中的彎曲時(shí)因?yàn)橥昂晚来a的質(zhì)量不能滿(mǎn)足遠(yuǎn)小于小車(chē)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(dá)式，然后根據(jù)圖象分析答題.

(1)驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)選擇小車(chē)為對(duì)象可以方便的測(cè)得其合外力、質(zhì)量和加速度的關(guān)系；故選B.

(2)“驗(yàn)證牛頓第二定律”實(shí)驗(yàn)需要用天平測(cè)量小車(chē)(及車(chē)中砝碼)的質(zhì)量，需要用刻度尺測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離從而求加速度；故選AC.

(3)小車(chē)下滑時(shí)受到重力、細(xì)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(lái)平衡摩擦力，可以將長(zhǎng)木板中固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一段墊高，撤去砂和砂桶，輕推小車(chē)，從打出的紙帶上的點(diǎn)跡是否等間距分布判斷小車(chē)是否做勻速運(yùn)動(dòng)；故選A.

(4)①當(dāng)m＜＜M時(shí)，即當(dāng)沙和沙桶總質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車(chē)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(shuō)明a=0時(shí)，F＞0．說(shuō)明當(dāng)繩子上有拉力時(shí)小車(chē)沒(méi)有加速度，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)前沒(méi)有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足，平衡摩擦力不足時(shí)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(shí)，砂和砂桶的質(zhì)量較小，滿(mǎn)足遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量這一條件，此時(shí)圖象是傾斜直線；當(dāng)拉力F慢慢增大時(shí)，即砂桶和砂的總質(zhì)量增加時(shí)，由于不滿(mǎn)足砂和砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量，圖象出現(xiàn)彎曲.故A、D正確，B、C錯(cuò)誤，故選AD.

(5)根據(jù)題意，對(duì)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.