Question

【題目】用如圖所示的裝置驗證牛頓第二定律。

①除了圖中所給器材以及交流電源和導線外，在下列器材中，還必須使用的兩種器材是____（選填正確選項的字母）。

A.秒表 B.天平（含砝碼） C.彈簧測力計 D.刻度尺

②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，先不掛重物，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。用墊塊把木板一端墊高，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_______運動。

③為使砂桶和砂的總重力在數(shù)值上近似等于小車運動時受到的拉力，需滿足的條件是砂桶及砂的總質(zhì)量小車的總質(zhì)量。(選填“遠大于”“遠小于”或“近似等于”)

④實驗中打出的一條紙帶的一部分如圖５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=__________m/s。多測幾個點的速度做出v-t圖像，就可以算出小車的加速度。

⑤為研究加速度和力的關(guān)系，要保證_______的總質(zhì)量不變，改變砂桶內(nèi)砂的質(zhì)量，重復做幾次實驗，通過實驗數(shù)據(jù)來研究加速度和力的關(guān)系。

⑥在研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，要保證的砂和砂桶的質(zhì)量不變。若砂和砂桶的質(zhì)量m與小車的總質(zhì)量M間的關(guān)系不滿足第③問中的條件，由實驗數(shù)據(jù)作出a和的圖線，則圖線應如下圖中的_____所示（選填正確選項的字母）。

A. B. C. D.

Answer 1

【答案】 BD 勻速 遠小于 0.43—0.45 小車 C

【解析】（1）本實驗目的是探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系，用砂桶的重力代表小車受到的合外力，需要用天平測砂桶和小車的質(zhì)量，故B正確；打點計時器的工作頻率為50Hz，周期為0.02s，可以計時，不需要秒表，故A錯誤；托盤和砝碼的重力提供拉力，不需要彈簧測力計，故C錯誤打點計時器打下紙帶，需用刻度尺測量距離，以求加速度和瞬時速度，故D正確，故選BD.（2）在驗證牛頓第二定律時小車需平衡摩擦力，直到小車在木板上做勻速運動；（3）砂桶和小車一起運動，根據(jù)牛頓第二定律，對砂桶：，對小車：，可得小車受到的拉力，本實驗用砂桶的重力代表小車受到的拉力，由，可知；只有時，才有，所以滿足的條件為砂和砂桶的總質(zhì)量遠小于小車和車上砝碼的總質(zhì)量.（4）因相鄰計數(shù)點之間還有4個點沒有標出，故相鄰計數(shù)點的時間為T=0.1s，根據(jù)平均速度的推論得，B點的瞬時速度等于AC段的平均速度，則有：.（5）為研究加速度和力的關(guān)系，要保證小車的質(zhì)量不變；（6）砂桶和小車一起運動，根據(jù)牛頓第二定律，對砂桶：，對小車：，聯(lián)立得：，而砂和砂桶的質(zhì)量m不變，由此可知是一條通過原點的直線，故選C.