Question

7．某同學(xué)用如圖1所示的實驗裝置驗證牛頓第二定律．

（1）該同學(xué)在實驗前準(zhǔn)備了圖1中所示的實驗裝置及下列輔助器材，其中不必要的器材是C（填代號）．
A．交流電源、導(dǎo)線 　　　　　　　B．天平（含配套砝碼）
C．秒表　　　　　　　　　　　　 D．刻度尺
（2）設(shè)盤和重物的總質(zhì)量為m，小車和砝碼的總質(zhì)量為M．實驗中用盤和重物總重力的大小作為細線對小車?yán)�力的大�。畬嶒炛校瑸榱耸辜毦�對小車的拉力等于小車所受的合外力，先調(diào)節(jié)長木板一端定滑輪的高度，使細線與長木板平行．接下來還需要進行的一項操作是B（填寫所選選項的序號）．
A．將長木板水平放置，讓小車連著已經(jīng)穿過打點計時器的紙帶，給打點計時器通電，調(diào)節(jié)m的大小，使小車在盤和重物的牽引下運動，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動．
B．將長木板的右端墊起適當(dāng)?shù)母叨�，讓小車連著已經(jīng)穿過打點計時器的紙帶，撤去盤和重物，給打點計時器通電，輕推小車，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動．
C．將長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動．
（3）實驗中要進行質(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=20 g、40g、60g、80g、100g、120g
（4）圖2是實驗中得到的一條紙帶，A、B、C、D、E、F、G為7個相鄰的計數(shù)點，量出相鄰的計數(shù)點之間的距離分別為x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆．已知相鄰的計數(shù)點之間的時間間隔為T，關(guān)于小車的加速度a的計算方法，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．$\frac{{（{{x_6}-{x_3}}）+（{{x_5}-{x_2}}）+（{{x_4}-{x_1}}）}}{{9{T^2}}}$
（5）用圖2所表示的數(shù)據(jù)，表示打下D點時小車的瞬時速度，表示錯誤的是A．
A．$\frac{{{x_4}-{x_3}}}{2T}$
B． $\frac{{{x_4}+{x_3}}}{2T}$
C．$\frac{{（{x_2}+{x_3}）+（{x_4}+{x_5}）}}{4T}$
D．$\frac{{（{x_1}+{x_2}+{x_3}）+（{x_4}+{x_5}+{x_6}）}}{6T}$
（6）在驗證“質(zhì)量一定，加速度a與合外力F的關(guān)系”時，某學(xué)生根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了如圖3所示的a-F圖象，其中圖線不過原點并在末端發(fā)生了彎曲，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能有BD．
A．木板右端墊起的高度過�。�即平衡摩擦力不足）
B．木板右端墊起的高度過大（即平衡摩擦力過度）
C．盤和重物的總質(zhì)量m遠小于車和砝碼的總質(zhì)量M（即m＜＜M）
D．盤和重物的總質(zhì)量m不遠小于車和砝碼的總質(zhì)量M．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的原理確定測量的物理量，從而確定所需的器材．
（2）小車下滑時受到重力、細線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，則應(yīng)平衡摩擦力；
（3）當(dāng)沙和沙桶總質(zhì)量遠遠小于小車和砝碼的總質(zhì)量，即m＜＜M時才可以認為繩對小車的拉力大小等于沙和沙桶的重力；
（4）根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，
（5）根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上D點時小車的瞬時速度大小；
（6）實驗問題需要結(jié)合物理規(guī)律去解決．對于實驗我們要清楚每一項操作存在的理由．比如為什么要平衡摩擦力，為什么要先接通電源后釋放紙帶等．

解答 解：（1）在實驗中，打點計時器可以測量時間，所以不需要秒表．上述器材中不必要的為C，
故選：C．
（2）要使小車受到的合力等于細線的拉力，實驗前應(yīng)平衡摩擦力，具體做法是：將長木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨�，讓小車連著已經(jīng)穿過打點計時器的紙帶，撤去砂和砂桶，給打點計時器通電，輕推小車，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動，
故選：B．
（3）當(dāng)m＜＜M時，即當(dāng)盤和重物的總質(zhì)量m遠遠小于小車和砝碼的總質(zhì)量M時，繩子的拉力近似等于盤和重物的總重力，由題意可知，最合理的一組m與M值是C．
故選：C
（4）應(yīng)用△x=aT²求加速度時，為減小測量誤差，△x常采用不相鄰點間的位移差，并且采用逐差法，由各選項可知，誤差最小的算法是D．
故選：D．
（5）根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上D點時小車的瞬時速度大小，所以A錯誤，BCD正確．
本題選錯誤的，故選：A
（6）從圖3中發(fā)現(xiàn)直線沒過原點，當(dāng)F=0時，a＞0．也就是說當(dāng)繩子上沒有拉力時小車還有加速度，說明小車的摩擦力小于重力沿斜面向下的分力．該組同學(xué)實驗操作中平衡摩擦力過大，從圖象上還可以看出：F從0開始增加，砂和砂桶的質(zhì)量遠小于車的質(zhì)量，慢慢的砂和砂桶的重力在增加，那么在后面砂和砂桶的質(zhì)量就沒有遠小于車的質(zhì)量，那么繩子的拉力與砂和砂桶的總重力就相大呢．所以原因是砂和砂桶的質(zhì)量沒有遠小于車的質(zhì)量，故BD正確，AC錯誤．
故選：BD
故答案為：（1）C；（2）B；（3）C；（4）D；（5）A；（6）BD

點評 解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項，然后結(jié)合物理規(guī)律去解決實驗問題，會通過紙帶求解瞬時速度和加速度．