（新课标）2020高考物理一轮复习 课时作业15 实验验证牛顿第二定律（含解析）新人教版

实验验证牛顿第二定律1(2018福建模拟)(1)在验证牛顿第二定律的实验中，用改变桶内砂的质量的办法来改变对小车的作用力F，用打点计时器测出小车的加速度a，得出若干组F和a的数据然后根据测得的数据作出如图所示aF图线，发现图线既不过原点，又不是直线，可能的原因是_A没有平衡摩擦力，且小车质量较大B平衡摩擦力时，所垫木板太高，且砂和小桶的质量较大C平衡摩擦力时，所垫木板太低，且砂和小桶的质量较大D平衡摩擦力时，所垫木板太高，且小车质量较大(2)在改正了上述错误之后，保持小车及砝码质量M不变反复改变沙的质量，并测得一系列数据，结果发现小车受到的合外力(小桶及砂重力)与加速度的比值略大于小车及砝码质量M，经检查发现滑轮非常光滑，打点计时器工作正常，且事先基本上平衡了摩擦力，那么出现这种情况的主要原因是什么？答：_答案(1)C(2)由于小桶及砂的失重，拉小车的合外力Fmg，而处理数据时又将Fmg处理因此，M0.也就是说当绳子上有拉力时小车还没有加速度，说明平衡摩擦力过小，所垫木板太低；从图像上可以看出：F从0开始增加，砝码的质量在增加，使砝码的质量没有远小于车的质量，所以A、B、D三项错误，C项正确(2)由于小桶及砂的加速度的方向向下，处于失重状态，拉小车的合外力Fmgmg，因此，M.2(2018海淀二模)利用力传感器研究“加速度与合外力的关系”的实验装置如图甲所示(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为了实验安全，打点计时器接直流电源(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每间隔0.02 s打一个点从图可知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2位有效数字)，实验中纸带的_(填“左”或“右”)端与小车相连接(3)数据在坐标系中作出了图丙所示的aF图像图线不过坐标原点的原因是_小车和传感器的总质量为_kg.答案(1)BD(2)0.700.20左(3)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足0.5解析(1)由于实验中用到了力传感器，所以没有必要使小车的质量远大于钩码的质量，B项错误；打点计时器必须用交流电源，D项错误(2)由图知s17.0 mm0.70 cm，根据xaT2可得a m/s20.20 m/s2，开始时打点间距小，因此纸带的左端与小车相连接(3)由图像可知，当F0时，加速度仍然为零，说明没有平衡摩擦力，或平衡摩擦力不足；aF图像中的斜率表示质量的倒数，由图可知k2，故小车和传感器的总质量M0.5 kg.3(2018石家庄二模)如图所示为探究“加速度与物体受力的关系”实验装置长木板放在水平桌面上，小车通过绕定滑轮的细线在钩码拉动下运动，其中，在长木板上相距为L48.0 cm的A、B两点各安装一个速度传感器，记录小车通过A、B时的速率vA、vB，与小车相连的拉力传感器记录小车受到的拉力F大小(1)关于使用操作，下列说法正确的是_A要调整长木板的倾斜角度，平衡小车受到的摩擦力BA、B两点间距离应尽可能近一些可减小误差C改变所挂钩码的数量时，要使所挂钩码的质量应远小于小车质量D不必用天平测出小车和车上拉力传感器的总质量(2)某同学在表中记录并处理了实验所得的几组数据，依据表格内容计算第4次实验的加速度数值是_ m/s2(结果保留三位有效数字)；次数F/N(vB2vA2)m2s2a/ms210.600.770.8021.041.611.6831.422.342.4442.003.4852.624.654.8463.005.495.72(3)分析表中数据发现a与F并不成正比，这是由于_(选填“平衡摩擦力不足”或“平衡摩擦力过度”)造成的答案(1)AD(2)3.63(3)平衡摩擦力不足解析(1)A项，要调整长木板的倾斜角度，平衡小车受到的摩擦力，使钩码的重力为小车的拉力，故A项正确B项，A、B两点间距离应尽可能远一些，可减小误差，故B项错误C项，改变所挂钩码的数量时，不需要使所挂钩码的质量远小于小车质量，因为实验中拉力传感器记录小车受到拉力，故C项错误；D项，不必用天平测出小车和车上拉力传感器的总质量，故D项正确(2)根据匀变速直线运动的位移与速度公式：v2v022as可以求出：a，代入数据解得：a3.63 m/s2.(3)表中a与F并不成正比，这是由于平衡摩擦力不足造成的4(2018南平一模)某实验小组利用光电计时器等器材来探究合力一定时，物体的加速度与质量之间的关系，实验装置如图甲所示(1)本实验在正确操作的情况下，保持钩码的质量m不变通过增加小车上的配重片来改变小车和遮光片的总质量M，由光电计时器(图中未画出)可读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为t1、t2，用刻度尺测得两个光电门之间的距离x，用10分度的游标卡尺测得遮光条的宽度为d.则小车的加速度表达式a_(表达式均用已知字母表示)测得遮光条的宽度如图乙所示其读数为_mm.(2)该小组通过实验得到a图像，如图丙所示则所挂钩码的质量m_kg.(当地的重力加速度为g9.8 m/s2)答案5.0(2)0.1解析(1)滑块经过光电门1时的速度表达式为：v1经过光电门2时的速度表达式为：v2根据匀变速直线运动位移速度公式得：2axv22v12解得：a，游标卡尺的读数由主尺和游标尺两部分组成读数为5 mm00.1 mm5.0 mm.(2)滑块的合力F合mgMa，解得：amg，图像的斜率表示mg，所以有：mg N0.98 N，故所挂钩码的质量m0.1 kg.5(2018汉中二模)某同学为验证牛顿第二定律而设计的滑轮装置，实验装置如图所示，图中绳子不可伸长，已知左侧托盘及砝码质量为m1，右侧托盘及砝码质量为m2，且m1m2，现由静止释放左侧托盘，测量系统加速度然后改变m1、m2质量，重复实验多次(1)该同学利用图示实验装置求得左侧托盘及砝码的加速度的表达式a_(用字母m1、m2及g表示)(2)该同学认为，只要保持_不变，即可得出m1、m2系统的加速度与系统的合外力成正比；只要保持_不变，即可得出m1、m2系统的加速度与系统的总质量成反比(3)该同学用此装置多次测量系统的加速度a，并用天平测出m1、m2的质量，利用(1)中的表达式计算出系统的加速度a，发现a总是_a(填“大于”“等于”或“小于”)答案(1)g(2)m1m2、m1m2(3)小于解析(1)设线的拉力为T，以左侧托盘及砝码为对象根据牛顿第二定律：m1gTm1a，以右侧托盘及砝码为对象根据牛顿第二定律：Tm2gm2a，联立解得：ag.(2)根据(m1m2)g(m1m2)a可知，只要保持m1m2不变，即可得出m1、m2系统的加速度与系统的合外力成正比；只要保持m1m2不变，即可得出m1、m2系统的加速度与系统的总质量成反比(3)在下落的过程中存在阻力，所以a总是小于a.6(2018榆林一模)在探究物体的加速度与所受外力的关系实验中，如图甲所示，在水平放置的气垫导轨上有一带有方盒的滑块质量为M，气垫导轨右端固定一定滑轮，细线绕过定滑轮，一端与滑块相连，另一端挂有6个钩码，设每个钩码的质量为m，且M4m.(1)用游标卡尺测出滑块上的挡光片的宽度，示数如图乙所示，则宽度d_ cm；(2)某同学打开气源将滑块由静止释放，滑块上的挡光片通过光电门的时间为t，则滑块通过光电门的速度为_(用题中所给字母表示)；(3)若每次实验时将1个钩码移放到滑块上的方盒中，移动后都从同一位置释放滑块，设挡光片距光电门的距离为L，细线端所挂钩码的个数为n，挡光片通过光电门的时间为t，测出多组数据，请在图丙中绘出n图像(4)绘出n图像后，若图线斜率为k，则测得当地重力加速度为_(用题中字母表示)答案(1)0.520(2)(3)如解析图所示(4)解析(1)游标卡尺的主尺读数为5 mm，游标读数为0.054 mm0.20 mm，则最终读数为5.20 mm0.520 cm.(2)极短时间内的平均速度等于瞬时速度的大小，则滑块通过光电门的速度v；(3)根据v22aL得，2aL，因为a，联立解得n，所以图像为过原点的一条倾斜直线，如图所示；(4)图线的斜率k，解得g.7(2018济南模拟)某同学探究钩码的加速度与合力的关系，其实验装置如图所示一端带有定滑轮的长木板固定在桌面上，用轻绳绕过定滑轮及光滑的动滑轮将滑块与弹簧测力计相连实验中保持钩码的质量不变，在滑块上增加砝码进行多次测量，每一次滑块均从同一位置P由静止开始释放，在钩码带动下滑块向右运动，此过程中，记录弹簧测力计的示数F和光电门遮光时间t，用弹簧测力计测出钩码的重力G，用刻度尺测出P与光电门间的距离s，用螺旋测微器测出滑块上窄片的宽度d.(1)实验中_(填“需要”或“不需要”)平衡滑块受到的滑动摩擦力(2)钩码的加速度大小a_(用含有d、t、s的表达式表示)(3)根据实验数据绘出的下列四幅图像中，最符合本实验实际情况的是_(填选项前的字母)答案(1)不需要(2)；(3)A.解析(1)本实验的研究对象是钩码，滑块是否需要平衡摩擦力，对其没有影响，(2)在匀变速直线运动中，根据速度与位移关系，则有：v22as；而v，因此滑块的加速度大小a；那么钩码的加速度大小a.(3)由题意可知，钩码的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系：G2Fma，钩码的加速度大小a；那么则有(G2F)，故A项正确，B、C、D三项错误7