Question

12．图1为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图．砂和砂桶的质量为 m，小车和砝码的总质量为M．实验中用砂和砂桶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，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行．还应该进行的操作是平衡摩擦力
（2）实验中要进行质量m和M的选取，以下最合理的一组是C
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
（3）记录小车运动的纸带如图所示．某同学在纸带上共选择7个计数点A、B、C、D、E、F、G，相邻两个计数点之间还有4个点没有画出．他量得各点到A点的距离如图2所示，根据纸带算出小车的加速度为1.0m/s²．则：
①本实验中所使用的交流电源的频率为50Hz；②打B点时小车的速度v_B=0.25m/s，BE间的平均速度${\overline{v}}_{BE}$=0.40m/s．（保留两位有效数字）

Answer 1

分析 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，则应平衡摩擦力；
当沙和沙桶总质量远远小于小车和砝码的总质量，即m＜＜M时才可以认为绳对小车的拉力大小等于沙和沙桶的重力；纸带实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度．

解答 解：（1）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将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，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，即平衡摩擦力．
故选：B
（2）当m＜＜M时，即当沙和沙桶总质量远远小于小车和砝码的总质量，绳子的拉力近似等于沙和沙桶的总重力．因此最合理的一组是C．
故选：C．
（3）解：①根据运动学公式得：△x=at²，
a=$\frac{△x}{{t}^{2}}$=1.0m/s²．
解得t=0.1s
相邻两个计数点之间还有4个点没有画出，所以相邻计时点的时间间隔为0.02s
所以实验中所使用的交流电源的频率为50Hz；
②利用匀变速直线运动的推论得：
v_B=$\frac{{x}_{AC}}{{t}_{AC}}$=0.25 m/s，
BE间的平均速度${\overline v_{BE}}$=0.40m/s，
故答案为：（1）平衡摩擦力；（2）C；（3）①50   ②0.25   0.40

点评 要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，只要真正掌握了实验原理就能顺利解决此类实验题目，而实验步骤，实验数据的处理都与实验原理有关，故要加强对实验原理的学习和掌握．