实验：验证牛顿第一定律
滑块在水平的气垫导轨上运动，如果加速度为零，即可得出滑块做匀速直线运动的结论，从而验证牛顿第一定律．但实验结果往往显示滑块做的并不是匀速运动，而是减速运动．这是因为滑块在导轨上运动时，尽管有气垫的漂浮作用，但导轨与空气对滑块的阻力还是无法完全避免的．当导轨的一端垫高而斜置时，滑块的下滑力明显大于上述两种阻力，因此可以采用外推的方法来得到所需要的结论．实验装置如图所示．
如果滑块上的挡光片宽度为d，通过1、2两个光电门时的挡光时间分别为t₁和t₂，那么滑块通过两个光电门时的速度分别为v1=

d

t1

、v2=

d

t2

，测量出两个光电门之间的距离s，即可求出滑块的加速度a=

v 2 2 - v 2 1

2s

，从图中可看出，滑块的加速度a=gsinα=g

h

L

，所以当L不变时，a正比于h．改变h，测得一系列不同的a，然后作出a-h图线．如果a-h直线外推过原点，就是说当h=0时，a=0，即验证了牛顿第一定律．   实验中应注意，h不能调得太小．因为h太小时，前面所说的导轨阻力和空气阻力将表现得明显起来．
（实验结果和讨论）某次实验中s=75.0cm，d=1.00cm．每个h高度做三次实验，毫秒计测量数据如下（单位为10^-4s）：

序号	垫高h（cm）	第一次[		第二次[		第三次[]
		t1	t2	t1	t2	t1	t2
1	6.00	279	113	241	110	253	111
2	5.50	259	116	262	116	244	114
3	5.00	260	120	257	119	262	121
4	4.50	311	130	291	128	272	125
5	4.00	294	136	330	137	286	134
6	3.50	316	144	345	147	355	148
7	3.00	358	157	347	156	372	159

计算出来的加速度（单位m/s²）如下表：

	1	2	3	4	5	6	7
a1	0.436	0.396	①	0.326	0.283	0.255	0.218
a2	0.437	0.398	0.370	0.328	0.294	0.253	0.219
a3	0.437	0.401	0.358	0.337	0.290	0.251	0.217
a	0.437	0.398	②	0.330	0.289	0.253	0.218

（1）填写表格中的数据：
①；②；
（2）在直角坐标系中作出a-h图线．
（3）结论：； 理由：．

如图（a）为某同学设计的“探究加速度与物体所受合力F及质量m的关系”实验装置简图，A为小车，B为电火花计时器，C为装有砝码的小桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板．在实验中细绳对小车拉力F等于砝码和小桶的总重力，小车运动加速度a可用纸带上的点求得．
（1）关于该实验，下列说法中正确的是．
A．砝码和小桶的总重力要远小于小车的重力
B．为消除摩擦力对实验的影响，可以把木板D的左端适当垫高
C．电火花计时器使用交流电源
D．木板D的左端被垫高后，图中细线应保持水平
（2）图（b）是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），计数点间的距离如图所示．根据图中数据完成表格中空白处．

计数点	1	2	3	4	5	6
瞬时速度/（ m?s-1）	0.165	0.215	0.264 0.264	0.314	0.364	0.413

由纸带求出小车的加速度a= m/s²  （加速度a保留2位有效数字）
（3）在“探究加速度与质量的关系”时，保持砝码和小桶质量不变，改变小车质量m，分别测得小车的加速度a与对应的质量m数据如下表：

次数	1	2	3	4	5
小车的加速度a/（ m?s-2）	1.25	1.00	0.80	0.50	0.40
小车的质量m/kg	0.400	0.500	0.625	1.000	1.250[来Z
小车质量的倒数m-1/kg-1	2.50	2.00	1.60	1.00	0.80

利用上表数据，在坐标纸中选择合适物理量为坐标轴建立坐标系，作出直观反映a与m关系的图象．


（4）上题中该小车受到的拉力F为N．

在β衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出．中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测．1953年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中

1 1

H的核反应，间接地证实了中微子的存在．
（1）中微子与水中的

1 1

H发生核反应，产生中子（

1 0

n）和正电子（

0 +1

e），即
中微子+

1 1

H→

1 0

n+

0 +1

e可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是．（填写选项前的字母）
A、0和0             B、0和1        C、1和 0       D、1和1
（2）上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子（γ），即

0 +1

e

0 -1

e+→2γ
已知正电子和电子的质量都为9.1×10-31㎏，反应中产生的每个光子的能量约为 J．正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子，原因是．
（3）试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小．
解析：（1）发生核反应前后，粒子的质量数和核电荷数均不变，据此可知中微子的质量数和电荷数分都是0，A项正确．
（2）产生的能量是由于质量亏损．两个电子转变为两个光子之后，质量变为零，由E=△mc²，故一个光子的能量为

E

2

，带入数据得

E

2

=8.2×10^-14J．
正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体，故系统总动量为零，故如果只产生一个光子是不可能的，因为此过程遵循动量守恒．
（3）物质波的波长为λ=

h

p

，要比较波长需要将中子和电子的动量用动能表示出来即p=

2mEk

，因为m_n＜m_c，所以p_n＜p_c，故λ_n＜λ_c．

如图1为某同学设计的“探究加速度与物体所受合力F及质量m的关系”实验装置简图，A为小车，B为电火花计时器，C为装有砝码的小桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板．在实验中细绳对小车拉力F等于砝码和小桶的总重力，小车运动加速度a可用纸带上的点求得．
（1）为了研究加速度跟力和质量的关系，应该采用的研究实验方法是．
A．控制变量法   B．假设法
C．理想实验法   D．图象法
（2）关于该实验，下列说法中不正确的
是．
A．砝码和小桶的总质量要远大于小车的质量
B．为消除摩擦力对实验的影响，可以把木板D的左端适当垫高
C．电火花计时器使用交流电源
D．木板D的左端被垫高后，图中细线应保持与木板平行
（3）图2是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），计数点间的距离如图2所示．根据图6中数据可得出表格1中空白处的数据应是．

表格1

计数点	1	2	3	4	5	6
瞬时速度v/（ m?s-1）	0.165	0.215		0.314	0.364	0.413

由纸带求出小车的加速度a= m/s²  （加速度a保留2位有效数字）
（4）在“探究加速度与质量的关系”时，保持砝码和小桶质量不变，改变小车质量m，分别测得小车的加速度a与对应的质量m数据如表格2．
表格2

次数	1	2	3	4	5
小车的加速度a/（ m?s-2）	1.25	1.00	0.80	0.50	0.40
小车的质量m/kg	0.400	0.500	0.625	1.000	1.250
小车质量的倒数m-1/kg-1	2.50	2.00	1.60	1.00	0.80

利用表格2中的数据，在图3所示的坐标纸中作出a与

1

m

关系的图象．（5）上题中该小车受到的拉力F为N．