Question

【题目】如图甲为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图，盘和重物的总质量为m，小车和砝码的总质量为M。实验中用盘和重物总重力的大小作为细线对小车拉力的大小。

(1) 实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一端定滑轮的高度，使细线与长木板平行，接下来还需要进行的一项操作是________(填写所选选项的序号)

A.将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节m的大小，使小车在盘和重物的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动

B.将长木板的右端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去盘和重物，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动

C.将长木板的右端垫起适当的高度，撒去纸带以及盘和重物，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动

(2) 实验中得到的一条紙带如图乙所示，A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点，量出相邻的计数点之间的距离分别为、、、、、。已知相邻的计数点之间的时间间隔为T，则小车的加速度a=_________ (用题中所给字母表示)。

(3) 实验中要进行质量m和M的选取，以下最合理的一组_______。

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) 该实验小组以测得的加速度a为纵轴，盘和重物的总重力F为横轴，作出的图象如图丙中图线1所示，发现图象不过原点，怀疑在测量力时不准确，他们将实验进行了改装，将一个力传感器安装在小车上，直接测量细线拉小车的力F′，作a-F′图如图丙中图线2所示，则图象不过原点的原因是________，对于图象上相同的力用传感器测得的加速度偏大，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 钩码的质量未远小于小车的质量

【解析】 (1)小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力，可以将长木板的一段垫高，撤去砂和砂桶，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动，故B正确；

故选：B。

(2)根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2，结合逐差法得： ；

(3)重物加速下滑，处于失重状态，其对细线的拉力小于重力，设拉力为T，根据牛顿第二定律，有

对重物，有mgT=ma

对小车，有T=Ma

解得： ，故当M>>m时，有T≈mg

故C符合要求

故选：C

(4)由图线可知，F不等于零时，a仍然为零，可知图线不过原点的原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足。

力传感器可以直接得出绳子拉力的大小，用钩码的重力表示绳子的拉力，必须满足钩码的质量远小于小车的质量，否则绳子的拉力实际上小于钩码的重力。所以对于图线上相同的力，用传感器测得的加速度偏大，原因是钩码的质量未远小于小车的质量。