Question

【题目】某同学在研究性学习中用图示装置来验证牛顿第二定律，轻绳两端系着质量相等的物体A、B，物体B上放一金属片C，铁架台上固定一金属圆环，圆环处在物体B的正下方。系统静止时，金属片C与圆环间的高度差为h，由静止释放后，系统开始运动。当物体B穿过圆环时，金属片C被搁置在圆环上，两光电门固定在铁架台P1、P2处，通过数字计时器可测出物体B通过P1、P2这段距离的时间。

（1）若测得P1、P2之间的距离为d，物体B通过这段距离的时间为t，则物体B刚穿过圆环后的速度v=____________；

（2）若物体A、B的质量均用M表示，金属片C的质量用m表示，该实验中验证下面 ____________（填正确选项的序号）等式成立，即可验证牛顿第二定律；

A．mg=

B．mg=

C．mg=(2M+m)

D．mg=(M+m)

（3）本实验中的测量仪器除了刻度尺、数字计时器外，还需要____________；

（4）若M>>m，改变金属片C的质量m，使物体B由同一高度落下穿过圆环，记录各次的金属片C的质量m，以及物体B通过Pl、P2这段距离的时间t，以mg为横轴，以____________（填“t2”或“”）为纵轴，通过描点作出的图线是一条过原点的直线。

Answer 1

【答案】（1） （2）C （3）天平 （4）（每空2分）

【解析】（1）金属片C被搁置在圆环上后，物体A、B将匀速通过两光电门，根据匀速直线运动规律可知，物体B刚穿过圆环后的速度为：v=；

（2）在释放至金属片C被搁置在圆环上前瞬间过程中，A、B、C系统机械能守恒，因此根据机械能守恒定律有：mgh=，即mg=(2M+m)，故选项C正确；

（3）根据题意可知，刻度尺、数字计时器分别测量了物理量——距离h、d和时间t，还需测出质量，因此所用器材为天平；

（4）在释放至金属片C被搁置在圆环上前瞬间过程中，根据牛顿第二定律有：mg=(2M+m)a，根据匀变速直线运动规律有：2ah=v2，由中分析知：v=，联立以上各式有：mg=(2M+m)，显然(2M+m)是一个常数，因此mg与成正比例关系，它们的关系图线是一条过原点的倾斜直线。