2013届高考物理第一轮课时检测试题15 实验：验证牛顿第二定律

用心 爱心 专心1 课时作业课时作业 十五十五 第第 1515 讲讲 实验 验证牛顿第二定律实验 验证牛顿第二定律 基础热身 1 在 验证牛顿第二定律 的实验中 以下做法正确的是 A 平衡摩擦力时 应将小盘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 先放开小车 再接通打点计时器的电源 D 求小车运动的加速度时 可用天平测出小盘和砝码的质量 M 和m 以及小车质 量M 直接用公式a g求出 M m M 2 关于验证牛顿第二定律的实验 下列说法中不符合实际的是 A 通过同时改变小车的质量及受到的拉力的研究 能归纳出加速度 力 质量三者之 间的关系 B 通过保持小车质量不变 只改变小车的拉力的研究 就可以归纳出加速度 力 质 量三者之间的关系 C 通过保持小车受力不变 只改变小车质量的研究 就可以得出加速度 力 质量三 者之间的关系 D 先不改变小车质量 研究加速度与力的关系 再不改变力 研究加速度与质量的关 系 最后归纳出加速度 力 质量三者之间的关系 3 如图 K15 1 所示 在研究牛顿第二定律的演示实验中 若两个相同的小车 1 2 所 受拉力分别为F1 F2 车中所放砝码的质量分别为m1 m2 打开夹子后经过相同的时间两 车的位移分别为x1 x2 则在实验误差允许的范围内 有 图 K15 1 A 当m1 m2 F1 2F2时 x1 2x2 B 当m1 m2 F1 2F2时 x2 2x1 C 当m1 2m2 F1 F2时 x1 2x2 D 当m1 2m2 F1 F2时 x2 2x1 4 2011 福州模拟某实验小组设计了如图 K15 2 甲所示的实验装置 通过改变重物 的质量来探究滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系 他们在轨道水平和倾斜的两种情 况下分别做了实验 得到了两条a F图线 如图乙所示 甲 乙 图 K15 2 1 图线 是轨道处于 选填 水平 或 倾斜 情况下得到的实验结果 2 图线 的倾斜程度 斜率 一样 说明的问题是 填选项前的字母 A 滑块和位移传感器发射部分的总质量在两种情况下是一样的 B 滑块和位移传感器发射部分的总质量在两种情况下是不一样的 C 滑块和位移传感器发射部分的总质量在两种情况下是否一样不能确定 技能强化 5 2011 唐山二模某实验小组设计了如图 K15 3 甲所示的实验装置 通过改变重物 的质量 利用计算机可得滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图象 他们在轨道水平 和倾斜的两种情况下分别做了实验 得到了两条a F图线 如图乙所示 滑块和位移传感 用心 爱心 专心2 器发射部分的总质量m kg 滑块和轨道间的动摩擦因数 重力加 速度g取 10 m s2 甲 乙 图 K15 3 6 做 验证牛顿第二定律 实验时 按实验要求安装好器材后 应按一定的步骤进 行实验 下列给出供选择的操作步骤 A 保持小盘和其中砝码的质量不变 在小车里加砝码 测出加速度 重复几次 B 保持小车质量不变 改变小盘里砝码的质量 测出加速度 重复几次 C 用天平测出小车和小盘的质量 D 在长木板没有定滑轮的一端垫上厚度合适的垫木 平衡摩擦力 E 根据测出的数据 分别画出a F和a 图象 1 M F 用秒表测出小车运动的时间 G 将装有砝码的小盘用细线通过定滑轮系到小车上 接通电源 释放小车 在纸带上 打出一系列的点 以上步骤中 不必要的步骤是 正确步骤的合理顺序是 填写代表 字母 7 某实验小组利用如图 K15 4 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 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 t1 t2 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 图 K15 4 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 如图甲 所示 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 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 8 探究加速度与物体质量 物体受力的关系 的实验装置如图甲 K15 5 所示 用心 爱心 专心3 甲 乙 图 K15 5 1 在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中 打出了一条纸带如图乙所示 计时器打点 的时间间隔为 0 02 s 从比较清晰的点起 每 5 个点取一个计数点 量出相邻计数点之间 的距离 该小车的加速度a m s2 结果保留两位有效数字 2 平衡摩擦力后 将 5 个相同的砝码都放在小车上 挂上砝码盘 然后每次从小车 上取一个砝码添加到砝码盘中 测量小车的加速度 小车的加速度a与砝码盘中砝码总重 力F的实验数据如下表 砝码盘中砝码总重力F N 0 1960 3920 5880 7840 980 加速度a m s 2 0 691 181 662 182 70 请根据实验数据在图中K15 6 作出a F的关系图象 图 K15 6 3 根据提供的实验数据作出的a F图线不通过原点 请说明主要原因 挑战自我 9 2011 绍兴模拟某实验小组利用如图 K15 7 所示的实验装置来探究当合外力一定 时 物体运动的加速度与其质量之间的关系 图 K15 7 1 由图中刻度尺读出两个光电门中心之间的距离x 24 cm 由图 K15 8 中游标卡尺 测得遮光条的宽度d cm 该实验小组在做实验时 将滑块从图示位置由静止释放 由数字计时器可以读出遮光条通过光电门 1 的时间 t1和遮光条通过光电门 2 的时间 t2 则滑块经过光电门 1 时的瞬时速度的表达式v1 滑块经过光电门 2 时的 瞬时速度的表达式v2 则滑块的加速度的表达式a 以上表达式均 用字母表示 用心 爱心 专心4 图 K15 8 图 K15 9 2 在本次实验中 实验小组通过改变滑块质量总共做了 6 组实验 得到下表所示的实 验数据 通过分析表中数据后 你得出的结论是 m g250300350400500800 a m s 2 2 021 651 331 251 000 63 3 现需通过图象进一步验证你的结论 请利用表格数据 在图 K15 9 所示坐标 系 课时作业 十五 课时作业 十五 基础热身 1 B 解析 平衡摩擦力时 不能给小车任何牵引力 选项 A 错误 由 mgsin mgcos 小车质量能约去 选项 B 正确 实验时 要先接通电源 再放开小 车 选项 C 错误 此实验是验证牛顿第二定律 而不是应用牛顿第二定律 选项 D 错误 2 ABC 解析 实验验证牛顿第二定律是控制变量思想的应用 因此首先要分清变量 不变量 故选项 ABC 不符合实际 3 A 解析 题中m1和m2是车中砝码的质量 绝不能认为是小车的质量 本题中只 说明了两小车是相同的 并没有告诉小车的质量是多少 当m1 m2时 两车加砝码质量仍 相等 若F1 2F2 则a1 2a2 由x at2得x1 2x2 选项 A 正确 若m1 2m2时 无法 1 2 定量确定两车加砝码后的质量关系 两小车的加速度的定量关系也就不明确 所以无法判 定两车的位移的定量关系 4 1 倾斜 2 A 解析 1 由图乙可知 对于图线 当拉力F 0 时 加速度并不为零 故轨道应处 于倾斜状态 2 设滑块和位移传感器的总质量为M 在倾斜轨道上 由牛顿第二定律 F Mgsin f Ma 得a F gsin 在水平轨道上 由牛顿第二定律 1 M f M F f Ma 得a F 图线 的斜率均为 故选项 A 正确 1 M f M 1 M 技能强化 5 0 5 kg 0 2 解析 由牛顿第二定律可知F mg ma 整理得a F g 由图线可知斜率 1 m 2 纵轴截距 g 2 故m 0 5 kg 0 2 1 m 6 F CDGBAE 解析 此实验中不需要用秒表测量小车的运动时间 7 1 8 15 2 BC d t1 d t2 2 d t1 2 2x 解析 1 因遮光条宽度较小 滑块经过光电门 1 时的速度接近其平均速度 v1 v2 加速度a 遮光条宽度d 8 mm 3 0 05 d t1 d t2 v2 2 v2 1 2x d t2 2 d t1 2 2x mm 8 15 mm 2 设气垫导轨长度为L 导轨倾角为 则滑块受到的合力F Mgsin 用心 爱心 专心5 当Mh不变时 滑块所受的合力不变 所以 B C 操作方法正确 Mgh L 8 1 0 16 0 15 也算对 2 如图所示 3 未计入砝码盘的重力 解析 1 a m s2 0 16 m s2或a x T 3 68 3 52 10 2 0 12 x T2 m s2 0 15 m s2 3 83 3 68 10 2 0 12 2 a F图线如图所示 3 小车 砝码盘和砝码组成的系统所受合外力为砝码盘和砝码的总重力 而表中数据 漏计了砝码盘的重力 导致合力F的测量值小于真实值 a F的图线不过原点 挑战自我 9 1 0 52 d t1 d t2 d t2 2 d t1 2 2x 2 当合外力一定时 物体运动的加速度跟物体的质量成反比 3 如图所示 解析 1 由图可知 d 5 mm 0 1 mm 2 5 2 mm 0 52 cm 遮光条的宽度很小 遮光条