题目内容
20．实验小组的同学在“验证牛顿第二定律”实验中，使用了如图1所示的实验装置．
（1）在下列测量工具中，本次实验需要用的测量仪器有BD．（选填测量仪器前的字母）
A．游标卡尺B．刻度尺C．秒表D．天平
（2）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，某同学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必须且正确的操作是B．（选填选项前的字母）
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，调节砂和砂桶的总质量的大小，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，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推一下小车，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，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推一下小车，观察判断小车是否做匀速运动
（3）某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2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AD．（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．小车质量远大于砂和砂桶的质量
D．砂和砂桶的质量不满足远小于小车质量
（4）在某次利用上述已调整好的装置进行实验中，保持砂和砂桶的总质量不变，小车自身的质量为M且保持不变，改变小车中砝码的质量m，并测出小车中不同砝码质量时所对应的加速度a，以m为横坐标，$\frac{1}{a}$为纵坐标，在坐标纸上作出如图3所示的$\frac{1}{a}$-m系图线，实验结果验证了牛顿第二定律．如果图中纵轴上的截距为b，则小车受到的拉力大小为$\frac{M}{b}$．
分析 （1）根据实验需要测量的量确定实验器材；
（2）为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，要先平衡摩擦力；
（3）正确理解实验原理，明确桶和砝码的重力可以作为小车拉力的条件；在横轴上有截距，说明当拉力大于0时物体的加速度等于0，即此时合力仍等于0，即没有平衡摩擦力；图象的弯曲是因为小车与沙子的质量不能远小于小车的质量；
（4）由牛顿第二定律求出图象的函数表达式，然后根据图示图象分析答题．
解答 解：（1）“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，需要用刻度尺测出计数点间的距离，故选BD；
（2）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；
（3）由图2所示图象可知，直线没过原点，当a=0时，F＞0．也就是说当绳子上有拉力时小车没有加速度，说明小车的摩擦力大于重力沿斜面向下的分力，实验前没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，平衡摩擦力时，所垫木板太低．
从图象上可以看出：F从0开始增加，砝码和砝码盘的质量远小于车的质量，慢慢的砂的质量在增加，那么在后面砝码和砝码盘的质量就没有远小于车的质量呢，那么绳子的拉力与砝码和砝码盘的总重力就相差大．所以原因是砝码和砝码盘的质量没有远小于车的质量．故AD正确，BC错误，故选AD；
（4）根据题意，由牛顿第二定律得：F=（M+m）a，则$\frac{1}{a}$=$\frac{M}{F}$+$\frac{1}{F}$m，则$\frac{1}{a}$-m图象的截距：b=$\frac{M}{F}$，小车受到的拉力大小：F=$\frac{M}{b}$；
故答案为：（1）BD；（2）B；（3）AD；（4）$\frac{M}{b}$．
点评 本题考查了实验器材、实验注意事项、实验数据处理；应用牛顿第二定律求出图象的函数表达式是求出小车所受合力的关键，要掌握应用图象法处理实验数据的方法．
53随堂测系列答案| A． | 磁感应强度B与F成正比，与IL成反比 | |
| B． | 通电导线放在磁场中某处不受安培力，则该处的磁感应强度一定为零 | |
| C． | 同一条通电导线放在磁场中某处所受的磁场力是一定的 | |
| D． | 磁场中某点的磁感应强度与该点是否放通电导线无关 |
如图所示，半径为R=0.8，圆心为O的大圆环固定在竖直平面内，两个轻质小圆环套在大圆环上，一根轻质长绳穿过两个小环，它的两端都系上质量为m=2kg的重物．忽略小圆环的大小，g=10m/s2．
如图所示，沿x轴正方向传播的一列简谐横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为200m/s，下列说法正确的是（ ）| A． | 图示时刻质点b的加速度正在增大 | |
| B． | 从图示时刻开始，经过0.01 s，质点b通过的路程一定为0.4 m | |
| C． | 若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定干涉现象，则该波所遇到的波的频率为50 Hz | |
| D． | 若该波发生明显的衍射现象，则该波所遇到的障碍物尺寸一定比4 m大 |
如图所示，在真空玻璃管中装有热阴极K和带有小孔的阳极A．在A、K之间加上电压U后，不断地有电子（不计重力）从阴极K由静止加速到达阳极A，并从小孔以速度v射出．接着电子进人平行板电容器C，电容器两极板间加有较小的交变电场，使不同时刻通过的电子发生不同程度的偏转；离开容器后进人电容器C和荧光屏S之间区域，在此区域电子受外力作用，运动轨迹为螺旋线，可以分解为水平向右的匀速直线运动和平行于荧光屏平面的匀速圆周运动，电容器和荧光屏间的距离为L，电子打在荧光屏上，调节外力的大小，使匀速圆周运动的周期为T，且$\frac{L}{v}$=T，则荧光屏上的光点的锐度最大（这时荧光屏S上的亮斑最小）．用U、T、L表示出电子的比荷．
如图所示，一质量为m的小球，用长为l的轻绳悬挂于O点，初始时刻小球静止于最低点P点．第一种情况是小球一直在水平拉力F1作用下，从P点缓慢地移动到Q点，至Q点时轻绳与竖直方向夹角为θ，张力大小为T1；第二种情况是小球一直在水平恒力F2的作用下，从P点开始运动并恰好能达到Q点，至Q点时轻绳中的张力大小为T2．关于这两个过程中，下列说法正确的是（不计空气阻力，重力加速度为g）| A． | 小球在第一情况下从P运动到Q的过程中，水平拉力F1做的功为F2lsinθ | |
| B． | 小球在第一情况下从P运动到Q的过程中，轻绳的张力均一直变大 | |
| C． | T1=$\frac{mg}{cosθ}$，T2=mg | |
| D． | 小球在水平恒力F2作用下到达Q点后将会再次返回到点P |
质量为10kg的物块置于固定的斜面上，斜面的倾角为θ=37°，（sin37°=0.6，cos37°=0.8），受向上的力F作用物块处于静止状态，物块与斜面之间的动摩擦因数μ=0.2．| A． | 任何带电体所带的电荷量都是元电荷e的整数倍 | |
| B． | 在真空中，电场强度的表达式 E=$\frac{kQ}{{r}^{2}}$中的E与Q无关 | |
| C． | 由 E=$\frac{F}{q}$可知此场中某点的电场强度E与F成正比 | |
| D． | A、B两点间的电势差等于将正电荷从A移到B点时静电力所做的功 |