高中全程训练计划物理课练含答案10实验 验证牛顿第二定律文档格式.docx

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（1）甲组实验把重物的重力作为拉力F的条件是

________________________________________________________________________.

（2）图（c）中符合甲组同学作出的实验图象的是________；

符合乙组同学作出的实验图象的是________．

5．某实验小组利用如图甲所示的气垫导轨实验装置来探究合力一定时物体的加速度与质量之间的关系．

　　　　　　　甲　　　　　　　　　　　　　　　　　乙

（1）做实验时，将滑块从图甲所示位置由静止释放，由数字计时器（图中未画出）可读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为Δt1、Δt2；

用刻度尺测得两个光电门中心之间的距离x，用游标卡尺测得遮光条宽度d.则滑块经过光电门1时的速度表达式v1＝________；

滑块加速度的表达式a＝________（以上表达式均用已知字母表示）．如图乙所示，若用20分度的游标卡尺测量遮光条的宽度，其读数为________mm.

（2）为了保持滑块所受的合力不变，可改变滑块质量M和气垫导轨右端高度h（见图甲）．关于“改变滑块质量M和气垫导轨右端的高度h\”的正确操作方法是________．（填选项字母）

A．M增大时，h增大，以保持二者乘积增大

B．M增大时，h减小，以保持二者乘积不变

C．M减小时，h增大，以保持二者乘积不变

D．M减小时，h减小，以保持二者乘积减小

6．用如图所示装置做验证牛顿第二定律的实验．现已提供了小车、一端附有定滑轮的长木板、纸带、细线、砝码、砂和砂桶、刻度尺、天平、导线．

（1）实验中将砂和砂桶总重力大小作为细线拉力的大小，从而在实验中产生了系统误差，为尽量减小该系统误差，可以让砂和砂桶总质量________小车质量（选填“大于”、“远大于”、“小于”、“远小于”或“等于”）．

（2）实验中，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，小车做匀速运动．这样做的目的是______________，从而使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力．

7．利用力传感器研究加速度与合外力的关系，实验装置如图甲．

（1）下列关于该实验的说法错误的是________．

A．做实验之前必须平衡摩擦力

B．小车的质量必须比所挂钩码的质量大得多

C．应调节定滑轮的高度使细线与木板平行

D．实验开始的时候，小车最好距离打点计时器远一点

（2）从实验中挑选一条点迹清晰的纸带，每5个点取一个计数点，用刻度尺测量计数点间的距离，如图乙所示．已知打点计时器所用电源的频率为50Hz.

从图乙中所给的刻度尺上读出A、B两点间的距离s1＝________cm；

该小车的加速度a＝________m/s2.（计算结果保留两位有效数字）

（3）实验中纸带的________（填“左”或“右”）端与小车相连接．

8．在“探究加速度与质量的关系”的实验中．

（1）备有器材：

A.带有定滑轮的长木板；

B.电磁打点计时器、低压交流电源、纸带；

C.细绳、小车、砝码；

D.装有细砂的砂桶；

E.垫片；

F.毫米刻度尺．还缺少的一件器材是________．

（2）实验得到如图（a）所示的一条纸带，相邻两计数点的时间间隔为T；

B、C间距s2和D、E间距s4已测出，利用这两段间距计算小车加速度a的表达式为a＝________.

（3）同学甲根据实验数据画出如图（b）所示a—

图线，从图线可得砂和砂桶的总质量为________kg.（g取10m/s2）

（4）同学乙根据实验数据画出了图（c）所示图线，从图线可知同学乙操作过程中可能_________________________________________．

9．（2017·

山东枣庄模拟）

（1）某位同学用图1所示实验装置做验证牛顿第二定律实验，实验前必须进行的操作步骤是________________________________________________________________________．

（2）正确操作后通过测量，作出a—F图线，如图2中的实线所示，则图线上部弯曲的原因是___________________________.

（3）打点计时器使用的交流电频率f＝50Hz，如图3是某同学在正确操作下获得的一条纸带，其中A、B、C、D、E每两点之间还有4个点没有标出，写出用s1、s2、s3、s4以及f来表示小车加速度的计算式：

a＝________；

根据纸带所提供的数据，计算可得小车的加速度大小为________m/s2（结果保留两位有效数字）．

1．（2016·

新课标全国卷Ⅲ）某物理课外小组利用图（a）中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系．图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；

轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码．本实验中可用的钩码共有N＝5个，每个质量均为0.010kg.实验步骤如下：

（1）将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车（和钩码）可以在木板上匀速下滑．

（2）将n（依次取n＝1,2,3,4,5）个钩码挂在轻绳右端，其余N－n个钩码仍留在小车内；

用手按住小车并使轻绳与木板平行．释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制s－t图象，经数据处理后可得到相应的加速度a.

（3）对应于不同的n的a值见下表．n＝2时的s－t图象如图（b）所示；

由图（b）求出此时小车的加速度（保留2位有效数字），将结果填入下表.

n

1

2

3

4

5

a/m·

s－2

0.20

0.58

0.78

1.00

（4）利用表中的数据在图（c）中补齐数据点，并作出a－n图象．从图象可以看出：

当物体质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比．

（5）利用a－n图象求得小车（空载）的质量为__________kg（保留2位有效数字，重力加速度取g＝9.8m·

s－2）．

（6）若以“保持木板水平”来代替步骤

（1），下列说法正确的是__________（填入正确选项前的标号）．

A．a－n图线不再是直线

B．a－n图线仍是直线，但该直线不过原点

C．a－n图线仍是直线，但该直线的斜率变大

2．（2014·

课标Ⅰ）某同学利用图1所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图．如图2所示，实验中小车（含发射器）的质量为200g，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到，回答下列问题：

（1）根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成________（填“线性”或“非线性”）关系．

（2）由图2可知，a－m图线不经过原点，可能的原因是________．

（3）若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是________，钩码的质量应满足的条件是________．

3．（2017·

江西八校联考）为了探究质量一定时加速度与力的关系，一同学设计了如图所示的实验装置．其中M为带滑轮的小车的质量，m为砂和砂桶的质量．（滑轮质量不计）

（1）实验时，一定要进行的操作是________．

A．用天平测出砂和砂桶的质量

B．将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力

C．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数

D．改变砂和砂桶的质量，打出几条纸带

E．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M

（2）该同学在实验中得到如图所示的一条纸带（两计数点间还有两个点没有画出），已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为________m/s2（结果保留两位有效数字）．

以弹簧测力计的示数F为横坐标，加速度为纵坐标，画出的a－F图象是一条直线，图线与横坐标的夹角为θ，求得图线的斜率为k，则小车的质量为________．

A．2tanθB.

C．kD.

4．（2017·

江西八校联考）

（1）用20分度的游标卡尺测量某工件的内径时，示数如图甲所示，由图可知其长度为________cm；

用螺旋测微器测量某圆柱体的直径时，示数如图乙所示，由图可知其直径为________mm.

（2）某同学采用如图丙所示的装置探究物体的加速度与所受合力的关系．用砂桶和砂的重力充当小车所受合力F；

通过分析打点计时器打出的纸带，测量加速度a.分别以合力F和加速度a作为横轴和纵轴，建立坐标系．根据实验中得到的数据描出如图丁所示的点迹，结果跟教材中的结论不完全一致．该同学列举产生这种结果的可能原因如下：

①在平衡摩擦力时将木板右端垫得过高；

②没有平衡摩擦力或者在平衡摩擦力时将木板右端垫得过低；

③砂桶和砂的质量过大，不满足砂桶和砂的质量远小于小车质量的实验条件；

④测量小车的质量或者加速度时的偶然误差过大．

通过进一步分析，你认为比较合理的原因可能是（　　）

A．①和④B．②和③C．①和③D．②和④

5．（2017·

宝鸡一模）振华同学用如下图所示的实验装置验证牛顿第二定律．

（1）该实验装置中有两处错误，分别是：

____________和______________．

（2）振华同学在老师的指导下改正了实验装置中的错误后，将细绳对小车的拉力当作小车及车上砝码受到的合外力，来验证“合外力一定时加速度与质量成反比”．

①实验中，砝码盘及盘内砝码的总质量最好应为________（填选项前的字母）．

A．10gB．50g

C．100gD．1kg

②振华同学在实验时用电磁打点计时器打了一条理想的纸带，他按要求选取计数点后，在测量各相邻两计数点间的距离时不慎将纸带撕成了几段，如下图所示，但他知道甲、乙属于同一纸带，则丙、丁、戊中属于上述纸带的是________．

③已知打点计时器所用电源频率为50Hz，则由甲、乙纸带可求得小车的加速度大小为________m/s2（结果保留两位小数）．

6．（2017·

合肥一测）某实验小组在做“验证牛顿第二定律”实验中．

（1）在闭合开关之前，甲同学将实验器材组装成图甲所示．请指出该装置中的错误或不妥之处（只要答出其中的两点即可）：

________；

________.

（2）乙同学将上述装置调整正确后进行实验，在实验中得到如图乙所示的一条纸带，图中相邻两计数点之间还有四个点没有画出，由图中的数据可算得小车加速度为________m/s2.（保留两位有效数字）

丙同学在利用上述调整好的装置进行实验时，保持沙和沙桶的总质量不变，小车自身的质量为M且保持不变，改变小车中砝码的质量m，并测出小车中放不同质量砝码时所对应的加速度a，以m为横坐标，

为纵坐标，在坐标纸上作出如图丙所示的

－m关系图线，图中纵轴上的截距为b，则小车受到的拉力大小为________．

7．（2017·

广西适应性测试）

要测量两个质量不等的沙袋的质量，由于没有直接的测量工具，某实验小组选用下列器材：

轻质定滑轮（质量和摩擦可忽略）、砝码一套（总质量m＝0.2kg）、细线、刻度尺、秒表．他们根据已学过的物理学知识，选择合适的变量得到线性关系，作出图线并根据图线的斜率和截距求出沙袋的质量．请完成下列步骤：

（1）实验装置如图所示，设右边沙袋A的质量为mA，左边沙袋B的质量为mB.

（2）取出质量为mi的砝码放在沙袋A中，剩余砝码都放在左边沙袋B中，发现A下降，B上升（左右两侧砝码的总质量始终不变）．

（3）用刻度尺测出沙袋A开始时离桌面的距离h，用秒表测出A从开始位置下降到桌面所用的时间t，则可知A的加速度大小a＝________.

（4）改变mi，测量相应的加速度a，得到多组mi及a的数据，作________（选填“a－mi”或“a－

”）图线．

（5）若求得图线的斜率k＝2.0m/（kg·

s2），纵轴上的截距b＝0.4m/s2，则沙袋的质量mA＝________kg，mB＝________kg.（重力加速度g取10m/s2）

1．解题思路：

（2）因为力传感器可测得小车受到的拉力，故不需要再保证实验中小桶和砂子的总质量远小于小车的质量的条件；

（3）根据逐差法可求得结果．

答案：

（1）刻度尺　

（2）否　（3）0.90

2．解题思路：

（1）此题用总质量为m0的托盘和重物平衡摩擦力，则小车所受的合外力为（m－m0）g；

当改变托盘和重物的总质量做实验时，不需要重新平衡摩擦力．

（2）在探究加速度与质量的关系时，当改变小车的总质量时，小车所受的摩擦力改变，需要重新平衡摩擦力．

（1）（m－m0）g　不需要　

（2）需要

3．解题思路：

（1）在实验中，整体的加速度a＝

，只有当m≪M时，小车所受的拉力才可以认为等于盘和砝码的总重力．

（2）平衡摩擦力时，应将绳从小车上拿去，轻轻推动小车，使小车沿木板运动，通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动，故A错误；

每次改变小车的质量时，小车的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力，故B正确；

实验时，若先放开小车，再接通打点计时器电源，由于小车运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于数据的采集和处理，故C错误；

用天平测出m以及M，直接用公式a＝

求出，这是在直接运用牛顿第二定律进行计算，我们应利用打点计时器打出来的纸带计算加速度，故D错误．

（3）图甲中a－F图象发生弯曲，这是由于没有保证小车及车中砝码的总质量远大于盘及盘中砝码的总质量造成的．图乙中直线没过原点，当F≠0时，a＝0，也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为0，说明该组同学实验操作中遗漏了平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过小．

（1）m≪M　

（2）B　（3）不满足m≪M　没有平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过小

4．解题思路：

（1）甲组实验把重物的重力作为拉力F的条件是小车的质量远大于重物的质量．

（2）由于甲组实验把重物的重力作为拉力F，当重物的质量增大到一定数值后图线将偏离直线，向下弯曲，所以图（c）中符合甲组同学作出的实验图象的是②；

符合乙组同学作出的实验图象的是①.

（1）小车的质量远大于重物的质量　

（2）②　①

5．解题思路：

（2）气垫导轨上滑块沿导轨下滑，重力沿导轨方向的分力Mgsinθ等于合力，而Mgsinθ＝

，为了保持滑块所受的合力不变，可改变滑块质量M和气垫导轨右端高度h，M增大时，h减小，以保持二者乘积不变；

M减小时，h增大，以保持二者乘积不变．选项B、C正确．

（1）

　8.15　

（2）BC

6．解题思路：

（1）为了减小系统误差，砂和砂桶总质量应远小于小车质量．

（2）平衡摩擦力后，细线对小车的拉力等于小车所受的合外力．

（1）远小于　

（2）平衡摩擦力

7．解题思路：

（1）做实验之前必须平衡摩擦力，消除摩擦力对实验的影响，故A正确；

利用力传感器研究加速度与合外力的关系，不需要满足小车的质量比所挂钩码的质量大得多这一条件，B错误；

在实验之前，应调节定滑轮的高度使细线与木板平行，才能使加速度的方向与细线的拉力的方向相同，C正确；

实验开始的时候，小车最好距离打点计时器近一些，使纸带的使用率更高，D错误．

（2）A点的读数为1.00cm，B点的读数为1.70cm，所以A、B两点间的距离s1＝1.70cm－1.00cm＝0.70cm；

小车的加速度a＝

＝

m/s2＝0.20m/s2.（3）小车做加速运动，相等时间内的位移越来越大，所以小车与纸带的左端相连．

（1）BD　

（2）0.70　0.20　（3）左

8．解题思路：

（1）本题需要用天平测量小车的质量，所以还缺少的器材是天平．

（2）根据逐差法得s4－s2＝2aT2，解得a＝

.（3）根据牛顿第二定律可知，a＝

，则F即为a－

图象的斜率，所以砂和砂桶的总重力m′g＝F＝

N＝0.20N，解得m′＝0.020kg.（4）由题图（c）可知，图线不通过坐标原点，当F为某一大于零的值时，加速度为零，可知未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．

（1）天平　

（2）

　（3）0.020（0.018～0.022均正确）　（4）未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足

9．解题思路：

（1）小车质量M一定时，其加速度a与合力F成正比，而小车与木板之间若存在摩擦力，就不能用绳子的拉力代替合力，所以在做实验前必须要先平衡摩擦力．

（2）随着合力F的增大，砂和砂桶的总质量越来越大，最后出现了不满足砂和砂桶的总质量远小于小车质量的情况，因此a－F图线出现了上部弯曲的现象．（3）由题意可知，两计数点之间的时间间隔为T＝

×

5＝0.1s，由逐差法可得a＝

f2，代入数据解得a＝0.60m/s2.

（1）平衡摩擦力　

（2）没有满足小车质量远大于砂和砂桶的总质量

（3）

f2　0.60

加餐练

（3）由s＝

at2得：

a＝

，在s－t图象中找一点坐标，代入公式即可求出a.

（5）对小车和钩码组成的系统应用牛顿第二定律：

nmg＝（M＋Nm）a，则a＝

，a－n图象的斜率k＝

，从而可解出M.

（6）对于已平衡摩擦力的情况，对整体应用牛顿第二定律：

n①；

对于木板水平的情况，对整体应用牛顿第二定律：

nmg－μ[M＋（N－n）m]g＝（M＋Nm）a，整理得：

n－μg②，比较①②可见，B、C均正确．

（3）0.39（在0.37～0.49范围内均可以）

（4）如图所示

（5）0.45（在0.43～0.47范围内均可以）

（6）BC

（1）将图2中各点连线，得到的是一条曲线，故a与m的关系是非线性的．

（2）由图2可知，当钩码质量不为零时，在一定范围内小车加速度仍为零，即细绳对小车的拉力大于某一数值时小车才产生加速度，故可能的原因是存在摩擦力．

（3）若将钩码所受重力作为小车所受合力，则应满足三个条件，一是摩擦力被平衡，二是绳平行于轨道平面，此二者可保证绳对车的拉力等于车所受合力，设绳的拉力为T，由mg－T＝ma、T＝Ma有T＝

g＝

，可见当m≪M时才有T≈mg，故第三个条件为m≪M.

（1）非线性　

（2）存在摩擦力

（3）调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力　远小于小车的质量

（1）由实验原理图可以看出，由弹簧测力计的示数可得到小车所受的合外力的大小，故不需要测砂和砂桶的质量，也不需要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M，A、E错；

为保证绳上拉力提供合外力，必须平衡摩擦力，B对；

小车应靠近打点计时器，先接通电源，再放小车，同时读出弹簧测力计的示数，C对；

为了多测几组数据，需改变砂和砂桶的质量多做几次实验，D对．

（2）由逐差法可得：

，将T＝

3s＝0.06s，代入可得a＝1.3m/s2

（3）由题图结合牛顿第二定律，有

2F＝M·

a，

得a＝

·

F

则图象斜率k＝

，得小车的质量M＝

，故A、B、C错，D对．

（1）BCD　

（2）1.3　（3）D

（1）游标卡尺读数为50mm＋0.05×

3mm＝50.15mm＝5.015cm.

螺旋测微器读数4.5mm＋0.01×

20.0mm＝4.700mm.

（2）由图丁可知当F＝0时，a≠0，则Mgsinθ>

f，说明θ角偏大，右端垫得过高；

图线的末端不是直线说明砂桶和砂的总质量m0和小车质量M不满足m0≪M的条件，所以只有C选项正确．

（1）5.015　4.700　

（2）C

（2）①该实验要求砝码和砝码盘的总质量远小于小车及车上的砝码的总质量，即砝码和砝码盘的总质量要尽量小，故选A.②根据刻度尺的