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在“验证牛顿运动定律”的实验中，采用如图所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出．

小题1:当M与m的大小关系满足_      _时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力．
小题2:一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图象法处理数据．为了比较容易地检查出加速度a与质量M的关系，应该做a与         的图象．

小题3:如图(a)，甲同学根据测量数据做出的a－F线，说明实验存在的问题是_        __ ．
小题4:乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a－F图线，如图(b)所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？答：                              。
小题5:一组同学在先保持盘及盘中的砝码质量一定,探究做加速度与质量的关系,以下做法正确的是:(    )

A．平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上

B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力

C．实验时，要保证绳和纸带均与木板平行以减小误差

D．小车运动的加速度可用天平测出m以及小车质量M，直接用公式 a＝mg/M求出。

小题6:已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，每相邻两个计数点间还有4个点未画出，利用下图给出的数据可求出小车下滑的加速度a=           。（结果保留三位有效数字）

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1．在做“验证牛顿第二定律”的实验时(装置如图所示)：

(1)下列说法中正确的是________．

(A)平衡运动系统的摩擦力时，应把装砂的小桶通过定滑轮拴在小车上

(B)连接砂桶和小车的轻绳应和长木板保持平行

(C)平衡摩擦力后，长木板的位置不能移动

(D)小车应靠近打点计时器，且应先接通电源再释放小车

(2)研究在作用力F一定时，小车的加速度a与小车质量M的关系，某位同学设计的实验步骤如下：________．

(A)用天平称出小车和小桶及内部所装砂子的质量．

(B)按图装好实验器材．

(C)把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶．

(D)将打点计时器接在6 V电压的蓄电池上，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量．

(E)保持小桶及其中砂子的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的M值，重复上述实验．

(F)分析每条纸带，测量并计算出加速度的值．

(G)作a－M关系图像，并由图像确定a、M关系．

①该同学漏掉的重要实验步骤是________，该步骤应排在________步实验之后．

②在上述步骤中，有错误的是________，应把________改为________．

③在上述步骤中，处理不恰当的是________，应把________改为________．

2．利用上题装置做“验证牛顿第二定律”的实验时：

(1)甲同学根据实验数据画出的小车的加速度a和小车所受拉力F的图像为下图所示中的直线Ⅰ，乙同学画出的图像为图中的直线．直线Ⅰ、Ⅱ在纵轴或横轴上的截距较大．明显超出了误差范围，下面给出了关于形成这种情况原因的四种解释，其中可能正确的是________．

(A)实验前甲同学没有平衡摩擦力

(B)甲同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了

(C)实验前乙同学没有平衡摩擦力

(D)乙同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了

(2)在研究小车的加速度a和小车的质量M的关系时，由于始终没有满足M》m(m为砂桶及砂桶中砂的质量)的条件，结果得到的图像应是如下图中的图________．

(3)在研究小车的加速度a和拉力F的关系时，由于始终没有满足M》m的关系，结果应是下图中的图________．

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现要测定木块与长木板之间的动摩擦因数，给定的器材如下：一倾角可以调节的长木板（如图）、木块、计时器一个、米尺．
填入适当的公式或文字，完善以下实验步骤：
①让木块从斜面上方一固定点D从静止开始下滑到斜面底端A处，记下所用时间t．
②用米尺测量D与A之间的距离s，则木块的加速度a=

2s

t2

2s

t2

．
③用米尺测量长木板顶端B相对于水平桌面CA的高度h和长木板的总长度l．设木块所受重力为mg，木块与长木板之间的动摩擦因数为μ，则木块所受的合外力F=

mg

l

(h-μ

l2-h2

)

mg

l

(h-μ

l2-h2

)

．
④根据牛顿第二定律，可求得动摩擦因数的表达式μ=

h

l2-h2

-

2sl

gt2 l2-h2

h

l2-h2

-

2sl

gt2 l2-h2

，代入测量值计算求出μ的值．
⑤改变

高度h

高度h

，重复上述测量和计算．
⑥求出μ的平均值．

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现要测定木块与长木板之间的动摩擦因数，给定的器材如下：一倾角可以调节的长木板（如图）、木块、计时器一个、米尺．
（1）请填入适当的公式，完善以下实验步骤：
①让木块从斜面上方一固定点D从静止开始下滑到斜面底端A处，记下所用的时间t
②用米尺测量D与A之间的距离s，则木块的加速度a=

2s

t2

2s

t2

．
③用米尺测量长木板顶端B相对于水平桌面CA的高度h和长木板的总长度l．设木块所受重力为mg，木块与长木板之间的动摩擦因数为μ，则木块所受的合外力F=

mg(

h

l

-μ

l2-h2

l

)

mg(

h

l

-μ

l2-h2

l

)

．
④根据牛顿第二定律，可求得动摩擦因数的表达式μ=

h- 2sl gt2

l2-h2

h- 2sl gt2

l2-h2

．
⑤改变长木板的倾角（或长木板顶端距水平桌面的高度），重复上述测量和计算求出μ的平均值．
（2）在上述实验中，如果用普通的秒表作为计时器，为了减少实验误差，某同学提出的以下方案中可行的是：

C

C

A．选用总长度l较长的木板
B．选用质量较大的木块
C．使木块从斜面开始下滑的起点D离斜面底端更远一些
D．使长木板的倾角尽可能大一点．

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一、选择题（本题共10小题，每题4分，共40分）

1．解析：当θ较小时物块与木板间的摩擦力为静摩擦力，摩擦力大小与物块重力沿板方向的分力大小相等，其大小为：，按正弦规律变化；当θ较大时物块与木板间的摩擦力为滑动摩擦力，摩擦力大小为：，按余弦规律变化，故选B．答案：B

2.解析：物体缓慢下降过程中，细绳与竖直方向的夹角θ不断减小，可把这种状态推到无限小，即细绳与竖直方向的夹角为零；由平衡条件可知时，，，所以物体缓慢下降过程中，F逐渐减小，F_f逐渐减小。故选D。

3． 解析： 由于二者间的电场力是作用力与反用力，若以

B为研究对象，绝缘手柄对B球的作用力未知，陷入困境，

因此以A为研究对象。设A带电量为q，B带电量为Q，

AB间距离为a,OB间距离为h ,由库仑定律得

，由三角形OAB得，以B球为研究对象，

受力如图3所示，由平衡条件得，由以上三式

得，

所以，故正确选项为D。

4．解析：设两三角形滑块的质量均为m，对整体有：

滑块B受力如图所示，则对B有：，

可解得： 

5．解析：在增加重力时，不知哪根绳子先断.故我们选择O点为研究对象，先假设OA不会被拉断，OB绳上的拉力先达最大值，则：，由拉密定理得：

解得：，OA将被拉断.前面假设不成立.

再假设OA绳子拉力先达最大值，，此时，由拉密定理得：

解得：，故OB将不会断.

此时，,故悬挂重物的重力最多只能为，所以C正确，答案C。

6．解析：物体受力平衡时，无论如何建立直角坐标系，两个方向上的合力均为零。若以OA和垂直于OA方向建立坐标系，可以看出该力沿F₁方向，A物体不能平衡；以水平和竖直方向建立坐标系，F₄不能平衡。因此选BC，答案：BC

7．解析：由平衡知识可得，绳中拉力F_T的大小不变，总等于物A的重力；假设汽车在滑轮的正下方，则绳中拉力F_T的水平分量为零，此时汽车对地面的压力F_N最小，汽车受到的水平向右的的摩擦力F_f为零；当汽车距滑轮下方为无穷远处时，绳中拉力F_T的竖直分量为零，汽车对地面的压力F_N最大，汽车受到的水平向右的的摩擦力F_f最大，故选B．答案：B

8．解析：本题“滤速器”即速度选择器，工作条件是电场力与洛仑兹力平衡，即qvB=qE，所以v=E/B。显然“滤速器”只滤“速”，与粒子电性无关，故可假设粒子电性为正，若a板电势较高，则电场力方向指向b板，洛仑兹力应指向a板方可满足条件，由左手定则可得选项A是正确的；若a板电势较低，同理可得选项D是正确的。答案：AD。

9．解析：若AB逆时针旋转，则A对皮带的静摩擦力向左、B对皮带的静摩擦力向右才能将上方皮带拉紧，因此皮带相对A轮有向右运动趋势，A为从动轮，B正确；同理，D项正确。答案：BD。

10．D解析：对物体受力分析，作出力的矢量三角形，就可解答。

二、填空和实验题

11．Mg    将第２、3块砖看成一个整体。由于对称性，第1、4块砖对2、3整体的摩擦力必定相同，且二者之和等于2、3整体的重力。所以第２与第１块砖的摩擦力大小为mg。

12.微粒在重力、电场力和洛仑兹力作用下处于平衡状态，受力分析如图，可知，

得电场强度，磁感应强度

13．探究一个规律不应该只用特殊的来代替一般。所以本实验中两个分力的大小应不相等，所以橡皮条也就不在两绳夹角的平分线上，而两绳的长度可以不等。所以A、B不对。实验要求作用的效果要相同，因此O点的位置不能变动。因此D不对。实验中合力的大小应是量出来而不是算出来的，所以F不对。答案：C。

14．(1)因纸质量较小，两者间摩擦力也小，不易测量。纸贴在木板上，可增大正压力，从而增大滑动摩擦力，便于测量。

（2）①参考方案：只要将测力计的一端与木块A相连接，测力计的另一端与墙壁或竖直挡板之类的固定物相连．用手通过轻绳拉动木板B，读出并记下测力计的读数F，测出木块A的质量m.

②

③弹簧测力计

三、计算题

15．解：当水平拉力F＝0时，轻绳处于竖直位置时，绳子张力最小T₁=G

　　当水平拉力F＝2G时，绳子张力最大

　　因此轻绳的张力范围是G≤≤

　　（2）设在某位置球处于平衡位置由平衡条件得

　　所以即　，得图象如图所示。

16．解析：(1)当S接1时，棒刚好静止，则MN所受的安培力方向竖直向上，由左手定则可知，磁场的方向垂直纸面向里。

(2)设导轨的间距为L，MN棒的的质量为m。当S接1时，导体棒刚好静止，则

mg=

设最终稳定时MN的速率为v，则

    BI’L=mg   而    解得：m²/s

 17．解析： 因为环2的半径为环3的2倍，环2的周长为环3的2倍，三环又是用同种金属丝制成的，所以环2的质量为环3的2倍。设m为环3的质量，那么三根绳承担的力为3mg，于是，环1与环3之间每根绳的张力F_T1=mg。没有摩擦，绳的重量不计，故每根绳子沿其整个长度上的张力是相同的（如图所示）F_T1= F_T2=mg。

对环3，平衡时有：3F_T1-mg-3 F_T2cosα=0，

由此

环2中心与环3中心之距离：，

即

18．解析：热钢板靠滚子的摩擦力进入滚子之间，根据摩擦力和压力的关系，便可推知钢板的厚度

以钢板和滚子接触的部分为研究对象，其受力情况如图所示，钢板能进入滚子之间，则在水平方向有: (式中)，所以由两式可得：μ≥tanθ

设滚子的半径为R，再由图中的几何关系可得

，将此式代入得b≤(d+a)- 代入数据得b≤0.75cm

即钢板在滚子间匀速移动时，钢板进入流子前厚度的最大值为0.75cm.