题目内容
【题目】实验小组的同学在“验证牛顿第二定律”实验中，使用了如图所的实验装置。
(1)本实验的研究对象是________
A.砂桶（及桶中的砂） B.小车（及车中砝码）
(2)在下列测量工具中，本次实验需要用的测量仪器有________。（选填测量仪器前的字母）
A.刻度尺 B.秒表 C.天平
(3)实验中，为了可以将细线对小车的拉力看成是小车所受的合外力，需要平衡摩擦力。
操作步骤如下：先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行，在不挂细绳和砂桶的情况下，改变木板的倾斜程度，直至小车能拖动纸带沿木板做________，即平衡好摩擦力。
A.匀速直线运动 B.匀变速直线运动
(4)在做保持小车质量不变，验证小车的加速度与其合外力成正比的实验时，小车（及车中砝码）的总质量为M，砂和砂桶的总质量为m。
①实验中要进行质量M和m的选取，以下最合理的一组是________。
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
②小芙同学在做保持小车质量不变，验证小车的加速度与其合外力成正比的实验时，根据测得的数据作出如图所示的a-F图线，所得的图线既不过原点，又不是直线，原因可能是________.（选填选项前的字母）
A.木板右端所垫物体较低，使得木板的倾角偏小
B.木板右端所垫物体较高，使得木板的倾角偏大
C.M远大于m
D.m不满足远小于M
(5)小钟同学利用图已调整好的装置进行实验中，保持砂和砂桶的总质量不变，改变小车（及车中砝码）的总质量M，并测出不同的M所对应的加速度a，以M为横坐标，
为纵坐标，在坐标纸上作出如图所示的
关系图线，实验结果验证了牛顿第二定律。如果图中纵轴上的斜率为k，纵截距为b，则砂和砂桶的总质量m=________.
【答案】B AC A C AD 
【解析】
(1)根据实验原理选择恰当的对象.
(2)根据实验需要测量的量确定实验器材，“验证牛顿第二定律”实验需要用天平测量小车、砂、砂桶的质量，需要用刻度尺测量计数点间的距离.
(3)为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，还需要先平衡摩擦力.
(4)①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.
②首先明确桶和砝码的重力可以认为等于小车所受拉力的条件；在横轴上有截距，说明当拉力大于0时物体的加速度等于零，此时的合力仍等于零，说明没有平衡摩擦力；图象中的弯曲时因为桶和砝码的质量不能满足远小于小车的质量这一条件.
(5)由牛顿第二定律求出图象的函数表达式，然后根据图象分析答题.
(1)验证牛顿第二定律的实验选择小车为对象可以方便的测得其合外力、质量和加速度的关系；故选B.
(2)“验证牛顿第二定律”实验需要用天平测量小车(及车中砝码)的质量，需要用刻度尺测量计数点间的距离从而求加速度；故选AC.
(3)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，可以将长木板中固定打点计时器的一段垫高，撤去砂和砂桶，轻推小车，从打出的纸带上的点迹是否等间距分布判断小车是否做匀速运动；故选A.
(4)①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．
②图中的图线在横轴上由截距，说明a=0时，F＞0．说明当绳子上有拉力时小车没有加速度，说明实验前没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足，平衡摩擦力不足时可以适当增大木板夹角；从图象中可以看出：当拉力F较小时，砂和砂桶的质量较小，满足远小于小车的质量这一条件，此时图象是倾斜直线；当拉力F慢慢增大时，即砂桶和砂的总质量增加时，由于不满足砂和砂桶的质量远小于小车的质量，图象出现弯曲.故A、D正确，B、C错误，故选AD.
(5)根据题意，对系统由牛顿第二定律得：mg=(M+m)a，则
，则
图象的截距为
，图象的斜率为
，故砂和砂桶的总质量
.
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