Question

用如图所示装置做“验证牛顿第二定律”的实验。实验中小车及砝码的总质量为m₁，钩码质量为m₂，并用钩码所受的重力作为小车受到的合力，用纸带测出小车运动的加速度。

（1）下列说法正确的是（　  　）

A．每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力

B．实验时应先释放小车后接通电源

C．本实验中m₁应远大于m₂

D．在用图象探究加速度与质量关系时，应用a－图象

（2）下图为实验中打出的一条纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间都有4个点迹没有标出，测出各计数点到A点之间的距离，如下图所示。已知打点计时器接在频率为50 Hz的交流电源两端，则此次实验中小车运动的加速度的测量值a＝________ m/s²。（结果保留两位有效数字）

（3）实验时改变所挂钩码的质量，分别测量小车在不同外力作用下的加速度．根据测得的多组数据画出a－F关系图线，如图所示.此图线的AB段明显偏离直线，造成此现象的主要原因可能是（　　   ）

A．小车与平面轨道之间存在摩擦

B．平面轨道倾斜角度过大

C．所挂钩码的总质量过大

D．所用小车的质量过大

 

Answer 1

【答案】

（1）CD     （2） 1.0 m/s²      （3） C  

【解析】

试题分析：⑴ 由于平衡摩擦力之后有Mgsinθ=μMgcosθ，故tanθ=μ．所以无论是否改变小车的质量，小车所受的滑动摩擦力都等于小车的重力沿斜面的分力．故A错误．为在纸带上打出较多的点，应先接通电源，后释放小车，B错误；只有当M＞＞m时，才能认为小桶和沙子的重力等于绳子的拉力，所以C正确；为了更直观地反映物体的加速度a与物体质量m的关系，往往用a−关系图象表示出来，D正确。

⑵相邻两计数点间还有4个打点未画出，所以相邻的计数点之间的时间间隔为0.1s

根据运动学公式得：△x=at²，=1.0m/s²．

⑶设小车的质量为M，沙筒质量为m，设绳子上拉力为F，以整体为研究对象有mg=（m+M）a  解得a=   以M为研究对象有绳子的拉力F=Ma=，显然要有F=mg必有M＞＞m，即只有M＞＞m时才可以认为绳对小车的拉力大小等于沙筒的重力．此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是不满足M＞＞m，C正确。

考点：本题考查验证牛顿第二定律。