Question

16．如圖（a）為“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖．盤和重物的總質(zhì)量為m，小車和砝碼的總質(zhì)量為M．實(shí)驗(yàn)中用盤和重物總重力的大小作為細(xì)線對(duì)小車?yán)�力的大小�?br />
（1）實(shí)驗(yàn)中，為了使細(xì)線對(duì)小車的拉力等于小車所受的合外力，先調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板一端定滑輪的高度，使細(xì)線與長(zhǎng)木板平行．接下來還需要進(jìn)行的一項(xiàng)操作是B（填寫所選選項(xiàng)的序號(hào)）．
A．將長(zhǎng)木板水平放置，讓小車連著已經(jīng)穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電，調(diào)節(jié)m的大小，使小車在盤和重物的牽引下運(yùn)動(dòng)，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng)．
B．將長(zhǎng)木板的右端墊起適當(dāng)?shù)母叨�，讓小車連著已經(jīng)穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，撤去盤和重物，給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電，輕推小車，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng)．
C．將長(zhǎng)木板的右端墊起適當(dāng)?shù)母叨�，撤去紙帶以及盤和重物，輕推小車，觀察判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng)．
D．將長(zhǎng)木板水平放置，讓小車連著已經(jīng)穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電，使小車在盤砝碼的牽引下運(yùn)動(dòng)，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng)．
（2）本裝置中要用到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，圖（b）為實(shí)驗(yàn)室常用的一種計(jì)時(shí)器，其中電源電壓要求是220V交流電．
（3）實(shí)驗(yàn)中要進(jìn)行質(zhì)量m和M的選取，以下最合理的一組是C．
A．M=20g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
B．M=200g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
C．M=400g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
D．M=400g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
（4）圖（c）是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，A、B、C、D、E、F、G為7個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，量出相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆．已知相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為T，關(guān)于小車的加速度a的計(jì)算方法，產(chǎn)生誤差較小的算法是D．

A．$\frac{{x}_{2}-{x}_{1}}{{T}^{2}}$      B．$\frac{（{x}_{2}-{x}_{1}）+（{x}_{3}-{x}_{2}）+（{x}_{4}-{x}_{3}）+（{x}_{5}-{x}_{4}）+（{x}_{6}-{x}_{5}）}{5{T}^{2}}$
C．$\frac{{x}_{6}-{x}_{1}}{5{T}^{2}}$         D．$\frac{（{x}_{6}-{x}_{3}）+（{x}_{5}-{x}_{2}）+（{x}_{4}-{x}_{1}）}{9{T}^{2}}$．

Answer 1

分析 （1）為了使細(xì)線對(duì)小車的拉力等于小車所受的合外力，要先平衡摩擦力；
（2）電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用220V交流電源；
（3）實(shí)驗(yàn)中要進(jìn)行質(zhì)量m和M的選取，需要滿足的條件是：m＜＜M．
（4）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小．

解答 解：（1）小車下滑時(shí)受到重力、細(xì)線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應(yīng)該用重力的下滑分量來平衡摩擦力，可以將長(zhǎng)木板的一段墊高，撤去砂和砂桶，輕推小車，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng)，故B正確；故選：B；
（2）由圖（b）所示可知，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器為電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用220V交流電源；
（3）重物加速下滑，處于失重狀態(tài)，其對(duì)細(xì)線的拉力小于重力，設(shè)拉力為T，根據(jù)牛頓第二定律得：
對(duì)系統(tǒng)：mg=（M+m）a，對(duì)小車：T=Ma，解得：T=$\frac{Mmg}{M+m}$=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，只有當(dāng)M＞＞m時(shí)，T≈mg，由各選項(xiàng)數(shù)據(jù)可知，C符合要求，故選：C；
（4）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²，結(jié)合作差法得：a=$\frac{（{x}_{6}-{x}_{3}）+（{x}_{5}-{x}_{2}）+（{x}_{4}-{x}_{1}）}{9{T}^{2}}$，故D正確，故選：D
故答案為：（1）B；（2）220V交流電；（3）C；（4）D．

點(diǎn)評(píng) 要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實(shí)驗(yàn)問題的能力，只要真正掌握了實(shí)驗(yàn)原理就能順利解決此類實(shí)驗(yàn)題目，而實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理都與實(shí)驗(yàn)原理有關(guān)，故要加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的學(xué)習(xí)和掌握．