题目内容

【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,ABCDEFG7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mM的选取,以下最合理的一组_______

A.M=20gm=10g15g20g25g30g40g

B.M=200gm=20g40g60g80g100g120g

C.M=400gm=10g15g20g25g30g40g

D.M=400m=20g40g60g80g100g120g

(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__________

【答案】 1B 2 3C 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

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。

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