Question

【題目】某同學(xué)在研究性學(xué)習(xí)中用圖示裝置來(lái)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(kāi)始運(yùn)動(dòng)。當(dāng)物體B穿過(guò)圓環(huán)時(shí)，金屬片C被擱置在圓環(huán)上，兩光電門(mén)固定在鐵架臺(tái)P1、P2處，通過(guò)數(shù)字計(jì)時(shí)器可測(cè)出物體B通過(guò)P1、P2這段距離的時(shí)間。

（1）若測(cè)得P1、P2之間的距離為d，物體B通過(guò)這段距離的時(shí)間為t，則物體B剛穿過(guò)圓環(huán)后的速度v=____________；

（2）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)

（3）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____________；

（4）若M>>m，改變金屬片C的質(zhì)量m，使物體B由同一高度落下穿過(guò)圓環(huán)，記錄各次的金屬片C的質(zhì)量m，以及物體B通過(guò)Pl、P2這段距離的時(shí)間t，以mg為橫軸，以____________（填“t2”或“”）為縱軸，通過(guò)描點(diǎn)作出的圖線是一條過(guò)原點(diǎn)的直線。

Answer 1

【答案】（1） （2）C （3）天平 （4）（每空2分）

【解析】（1）金屬片C被擱置在圓環(huán)上后，物體A、B將勻速通過(guò)兩光電門(mén)，根據(jù)勻速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知，物體B剛穿過(guò)圓環(huán)后的速度為：v=；

（2）在釋放至金屬片C被擱置在圓環(huán)上前瞬間過(guò)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；

（3）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；

（4）在釋放至金屬片C被擱置在圓環(huán)上前瞬間過(guò)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(guò)原點(diǎn)的傾斜直線。