Question

【題目】用如圖甲所示的裝置驗(yàn)證牛頓第二定律。

（1）實(shí)驗(yàn)前平衡小車(chē)與木板間摩擦力的做法是：把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，先不掛砂桶，將小車(chē)放在木板上，后面固定一條紙帶，紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。用墊木把木板一端墊高，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，讓小車(chē)以一定初速度沿木板向下運(yùn)動(dòng)，并不斷調(diào)節(jié)木板的傾斜度，直到小車(chē)拖動(dòng)紙帶沿木板做_________（填“加速”、“減速”或“勻速”）運(yùn)動(dòng)。

（2）在研究物體加速度與力的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持不變的是_______（填選項(xiàng)前的字母）。

A．小車(chē)的總質(zhì)量 B．砂和桶的總質(zhì)量

（3）實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶的一部分如圖乙所示。紙帶上標(biāo)出了連續(xù)的3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有標(biāo)出。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在頻率為50Hz的交流電源上。則打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)，小車(chē)的速度vB=__________m/s。多測(cè)幾個(gè)點(diǎn)的速度作出v–t圖像，就可以算出小車(chē)的加速度。

（4）“細(xì)線作用于小車(chē)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(shí)驗(yàn)裝置設(shè)想成如圖丙所示的模型：水平面上的小車(chē)，用輕繩跨過(guò)定滑輪使之與盛有砂的小桶相連。已知小車(chē)的質(zhì)量為M，砂和桶的質(zhì)量為m，重力加速度為g，不計(jì)摩擦與空氣阻力。請(qǐng)通過(guò)推理說(shuō)明，當(dāng)滿足什么條件時(shí)，細(xì)線作用于小車(chē)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(shí)驗(yàn)前平衡小車(chē)與木板間摩擦力，先不掛砂桶，接好打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶，用墊木把木板一端墊高，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，讓小車(chē)以一定初速度沿木板向下運(yùn)動(dòng)，并不斷調(diào)節(jié)木板的傾斜度，直到小車(chē)拖動(dòng)紙帶沿木板做勻速運(yùn)動(dòng)為止；

（2）本實(shí)驗(yàn)采用控制變量法，在研究物體加速度與力的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持小車(chē)的總質(zhì)量不變，故選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；

（3）由于相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有標(biāo)出，所以相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為，根據(jù)勻變速運(yùn)動(dòng)的中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間的平均速度可知，B點(diǎn)速度大小為：

；

（4）對(duì)M根據(jù)牛頓第二定律：

對(duì)根據(jù)牛頓第二定律有：

整理可以得到：，當(dāng)時(shí)，。