Question

(10分)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。

⑴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＝         ；

⑵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)

⑶本实验中的测量仪器除了刻度尺、数字计时器外，还需要              ；

⑷若Mm，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P_l、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

 ⑴；⑵C；⑶天平；⑷。

【解析】

试题分析：⑴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＝；

⑵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；

⑶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；

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。

考点：本题主要考查了力学设计性实验问题，涉及到实验原理的理解、仪器的选取、数据的处理等知识，属于中档题。