Question

【题目】某同学用如图所示的实验装置验证牛顿第二定律

（1）下列说法正确的是_________（选填字母代号）

A．每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力

B．实验时应先释放小车后接通电源

C．调节滑轮的高度，使细线与木板平行

D．实验中小车的加速度越大越好

（2）在实验中，得到一条如图所示的纸带，已知相邻计数点间的时间间隔为T＝0.1 s，且间距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出分别为3.09 cm、3.43 cm、3.77 cm、4.10 cm、4.44 cm、4.77 cm，则小车的加速度a＝________ m/s2。(结果保留两位有效数字)

（3）消除小车与水平木板之间摩擦力的影响后，可用盘和重物总重力代替小车所受的拉力，此时盘和重物质量m与小车和车上砝码总质量M之间应满足的关系为_______________；

(4)有一组同学保持小车及车中的砝码质量一定，探究加速度a与所受外力F的关系，他们在轨道水平及倾斜两种情况下分别做了实验，得到了两条a－F图线，如图所示。图线______是在轨道倾斜情况下得到的(填“①”或“②”)；小车及车中砝码的总质量M＝______ kg。

Answer 1

【答案】(1)C (2)0.34 (3)m远小于M (4)① 0.5

【解析】

（1）平衡摩擦力时满足mgsinθ=μmgcosθ，两边的质量m消掉了，则每次改变小车质量时，不必重新平衡摩擦力，选项A错误；实验时应先接通电源后释放小车，选项B错误；调节滑轮的高度，使细线与木板平行，选项C正确；实验中小车的加速度不是越大越好，加速度太大，纸带打的点太少，不利于测量，故D错误；故选C.

（2）由匀变速运动的规律得：
x4-x1=3aT2
x5-x2=3aT2
x6-x3=3aT2
联立得：（x4+x5+x6）-（x1+x2+x3）=9aT2
解得：a=m/s2=0.34m/s2。

（3）设小车加速度为a，对小车：F=Ma
对重物：F-mg=ma
联立解得： ，所以重物的质量m应远小于小车的质量M时可以用盘和重物总重力mg代替小车所受的拉力F；

（4）由图象可知，当F=0时，a≠0．也就是说当绳子上没有拉力时小车就有加速度，该同学实验操作中平衡摩擦力过大，即倾角过大，平衡摩擦力时木板的右端垫得过高。所以图线①是在轨道右侧抬高成为斜面情况下得到的。根据F=Ma得a-F图象的斜率k=1/M，由a-F图象得图象斜率k=2，所以M=0.5kg。