题目内容
20．图甲为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图如图1所示．砂和砂桶的总质量为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．接下还需要进行的一项操作是B．
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，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，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
C．将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动
（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=200 g，m=10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g
B．M=200 g，m=20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g
C．M=400 g，m=10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g
D．M=400 g，m=20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g
（3）图2是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出．量出相邻的计数点之间的距离分别为：sAB=4.22 cm、sBC=4.65 cm、sCD=5.08 cm、sDE=5.49 cm、sEF=5.91 cm、sFG=6.34 cm．已知打点计时器的工作频率为50Hz，则小车的加速度a=0.42m/s2，打下C点时小车的运动速度为vC=0.49m/s2．（结果保留2位有效数字）．
分析 （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，则应平衡摩擦力；
（2）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；
（3）根据匀变速直线运动的推论可以求出瞬时速度与加速度．
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B正确．
故选：B
（2）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：mg-T=ma
对小车，有：T=Ma，
解得：T=$\frac{Mmg}{M+m}$，故当M＞＞m时，有T≈mg，故C符合要求．
故选：C
（3）相邻的两个计数点之间还有四个点未画出，则相邻的两个计数点之间时间间隔为T=0．s，
由匀变速直线运动推论可知，C点的速度：vC=$\frac{{x}_{BD}}{2T}=\frac{0.0465+0.0508}{0.2}=0.49m/s$
根据作差法得：a=$\frac{{x}_{DG}-{x}_{AD}}{9{T}^{2}}=\frac{0.0549+0.0591+0.0634-0.0422-0.0465-0.0508}{0.09}$=0.42m/s2．
故答案为：（1）B；（2）C；（3）0.42；0.49
点评 掌握实验原理是正确解决实验题目的前提条件，实验时要平衡摩擦力，平衡摩擦力不足或过平衡摩擦力都是错误的．当钩码质量远小于小车质量时，可以认为小车受到的拉力等于钩码的重力．
| A． | -$\frac{F}{3}$ | B． | $\frac{F}{3}$ | C． | -F | D． | F |
如图是质谱仪的工作原理示意图，带电粒子以一定速度进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E．平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2．平板S下方有强度为B0的匀强磁场．下列表述正确的是（ ）| A． | 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里 | |
| B． | 能通过狭缝P的带电粒子的速率等于$\frac{E}{B}$ | |
| C． | 粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比$\frac{q}{m}$越小 | |
| D． | 粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比$\frac{q}{m}$越大 |
如图为回旋加速器的结构示意图，两个半径为R的D形金属盒相距很近，连接电压峰值为UM、频率为f=$\frac{Bq}{4πm}$的高频交流电源，垂直D形盒的匀强磁场的磁感应强度为B．现用此加速器来加速电荷量分别为+0.5q、+q、+2q，相对应质量分别为m、2m、3m的三种静止离子，最后经多次回旋加速后能从D形盒中飞出的粒子的最大动能为（ ）| A． | $\frac{{B}^{2}{q}^{2}{R}^{2}}{8m}$ | B． | $\frac{{B}^{2}{q}^{2}{R}^{2}}{4m}$ | C． | $\frac{{B}^{2}{q}^{2}{R}^{2}}{2m}$ | D． | I=$\frac{E}{R+r}$ |
轻绳悬挂着的小球重6N，在均匀的水平风力作用下偏离了竖直方向θ=37°角而处于静止状态．（sin37°=0.6，cos37°=0.8，tan37°=0.75）
如图所示，用直流电动机提升重物，重物的质量m=100g，电源供电电压为220V，不计各处摩擦．当电动机以v=0.404m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流为2A，则电动机的输出功率为404W，线圈的电阻=9Ω（g取10m/s2）．
如图所示，小物体A和B通过轻质弹簧和轻绳跨过光滑定滑轮连接，初状态在外力控制下系统保持静止，轻弹簧处于原长，且轻弹簧上端离滑轮足够远，A离地面足够高．物体A和B同时从静止释放，释放后短时间内B能保持静止，A下落h高度时，B开始沿斜面上滑，则下列说法中正确的是（ ）| A． | B滑动之前，A机械能守恒 | |
| B． | B滑动之前，A机械能减小 | |
| C． | B滑动之前，A、B组成的系统机械能守恒 | |
| D． | B滑动之后，A、B组成的系统机械能守恒 |
如图所示，质量不同的两个小球从同一高度由静止同时释放，不计空气阻力．下列说法正确的是（ ）| A． | 质量大的小球加速度大 | B． | 质量大的小球先落地 | ||
| C． | 两球下落过程中速度变化一样快 | D． | 质量大的小球落地前瞬间的速度大 |