Question

(10分)某同學(xué)在研究性學(xué)習(xí)中用圖示裝置來驗(yàn)證牛頓第二定律，輕繩兩端系著質(zhì)量相等的物體A、B，物體B上放一金屬片C，鐵架臺(tái)上固定一金屬圓環(huán)，圓環(huán)處在物體B的正下方。系統(tǒng)靜止時(shí)，金屬片C與圓環(huán)間的高度差為h，由靜止釋放后，系統(tǒng)開始運(yùn)動(dòng)。當(dāng)物體B穿過圓環(huán)時(shí)，金屬片C被擱置在圓環(huán)上，兩光電門固定在鐵架臺(tái)P₁、P₂處，通過數(shù)字計(jì)時(shí)器可測(cè)出物體B通過P₁、P₂這段距離的時(shí)間。

⑴若測(cè)得P₁、P₂之間的距離為d，物體B通過這段距離的時(shí)間為t，則物體B剛穿過圓環(huán)后的速度v＝        ；
⑵若物體A、B的質(zhì)量均用M表示，金屬片C的質(zhì)量用m表示，該實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證下面     (填正確選項(xiàng)的序號(hào))等式成立，即可驗(yàn)證牛頓第二定律；
A．mg＝
B．mg＝
C．mg＝(2M＋m)
D．mg＝(M＋m)
⑶本實(shí)驗(yàn)中的測(cè)量?jī)x器除了刻度尺、數(shù)字計(jì)時(shí)器外，還需要             ；
⑷若Mm，改變金屬片C的質(zhì)量m，使物體B由同一高度落下穿過圓環(huán)，記錄各次的金屬片C的質(zhì)量m，以及物體B通過P_l、P₂這段距離的時(shí)間t，以mg為橫軸，以      (填“t²”或“”)為縱軸，通過描點(diǎn)作出的圖線是一條過原點(diǎn)的直線。

Answer 1

⑴；⑵C；⑶天平；⑷。

解析試題分析：⑴金屬片C被擱置在圓環(huán)上后，物體A、B將勻速通過兩光電門，根據(jù)勻速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知，物體B剛穿過圓環(huán)后的速度為：v＝；
⑵在釋放至金屬片C被擱置在圓環(huán)上前瞬間過程中，A、B、C系統(tǒng)機(jī)械能守恒，因此根據(jù)機(jī)械能守恒定律有：mgh＝，即mg＝(2M＋m)，故選項(xiàng)C正確；
⑶根據(jù)題意可知，刻度尺、數(shù)字計(jì)時(shí)器分別測(cè)量了物理量——距離h、d和時(shí)間t，還需測(cè)出質(zhì)量，因此所用器材為天平；
在釋放至金屬片C被擱置在圓環(huán)上前瞬間過程中，根據(jù)牛頓第二定律有：mg＝(2M＋m)a，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律有：2ah＝v²，由中分析知：v＝，聯(lián)立以上各式有：mg＝(2M＋m)，顯然(2M＋m)是一個(gè)常數(shù)，因此mg與成正比例關(guān)系，它們的關(guān)系圖線是一條過原點(diǎn)的傾斜直線。
考點(diǎn)：本題主要考查了力學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)問題，涉及到實(shí)驗(yàn)原理的理解、儀器的選取、數(shù)據(jù)的處理等知識(shí)，屬于中檔題。