Question

如图所示为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图．沙和沙桶的总质量为m，小车和砝码的总质量为M.实验中用沙和沙桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小．

(1)实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行．接下来还需要进行的一项操作是（____）

A．将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节m的大小，使小车在沙和沙桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动

B．将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去沙和沙桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动

C．将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及沙和沙桶，轻推小车，观察判断小车是做匀速运动

(2)甲、乙、丙、丁四个实验小组根据实验数据画出的图象分别如下．对于这四个图象，分析正确的是（____）

甲　　　　乙　　　　　丙　　　　　丁

A．甲未平衡摩擦

B．乙平衡摩擦过度

C．丙是小车质量太大了   

D．丁是不满足m≪M的条件

(3)如图是实验中得到的一条纸带，A，B，C，D，E，F，G为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出．量出相邻的计数点之间的距离分别为x_AB＝4.22 cm，x_BC＝4.65 cm，x_CD＝5.08 cm，x_DE＝5.49 cm，x_EF＝5.91 cm，x_FG＝6.34 cm.已知打点计时器的工作频率为50 Hz，则小车的加速度a＝_______ m/s².(结果保留2位有效数字)

Answer

B D 0.42

【解析】（1）为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行．接下来还需要进行的一项操作是将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动，即平衡摩擦力；故选B．

（2）图甲操作时当F=0时，已经有了加速度，故摩擦力平衡过量，故A错误；图乙操作时F＞0时，而加速度为零，故未摩擦力平衡或平衡的不足，故B错误；设绳子上拉力为F，对小车根据牛顿第二定律有：F=Ma，对砂桶和砂有：mg-F=ma，由此解得： ，由此可知当M＞＞时，砂和砂桶的重力等于绳子的拉力，在a-F图中，a与F成线性关系，当不满足m≪M的条件时，加速度随力的变化偏小，故C错误、D正确，故选D.

（3）相邻的两个计数点之间还有四个点未画出，则相邻的两个计数点之间时间间隔为T=0.1s，
根据作差法得： 点睛：掌握实验原理是正确解决实验题目的前提条件，实验时要平衡摩擦力，平衡摩擦力不足或过平衡摩擦力都是错误的．当钩码质量远小于小车质量时，可以认为小车受到的拉力等于钩码的重力．