(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

实验考证牛顿第二定律1．(2018·福建模拟)(1)在考证牛顿第二定律的实验中，用改变桶内砂的质量的方法来改变对小车的作使劲

F，用打点计时器测出小车的加快度

a，得出若干组

F和

a的数据．而后根据测得的数据作出如下图

a-F

图线，发现图线既可是原点，又不是直线，可能的原由是________A．没有均衡摩擦力，且小车质量较大B．均衡摩擦力时，所垫木板太高，且砂和小桶的质量较大C．均衡摩擦力时，所垫木板太低，且砂和小桶的质量较大D．均衡摩擦力时，所垫木板太高，且小车质量较大在更正了上述错误以后，保持小车及砝码质量M不变．频频改变沙的质量，并测得一系列数据，结果发现小车遇到的合外力(小桶及砂重力)与加快度的比值略大于小车及砝码质量M，经检查发现滑轮特别圆滑，打点计时器工作正常，且预先基本上均衡了摩擦力，那么出现这类状况的主要原由是什么？答：________________________________________________________________________答案(1)C因为小桶及砂的失重，拉小车的合外力F＜mg，而办理数据时又将F＝mg办理．所以，MFmg＝a<a；分析(1)从图中发现直线没过原点，当a＝0时，F>0.也就是说当绳索上有拉力时小车还没有加快度，说明均衡摩擦力过小，所垫木板太低；从图像上能够看出：F从0开始增添，砝码的质量在增添，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)因为小桶及砂的加快度的方向向下，处于失重状态，拉小车的合外力MmgMF＝＝（M＋m）M＋mFmgmg<mg，所以，M＝a<a.2．(2018·海淀二模)利使劲传感器研究“加快度与合外力的关系”的实验装置如图甲所示．以下对于该实验的说法，错误的选项是________．A．做实验以前一定均衡摩擦力B．小车的质量一定比所挂钩码的质量大得多C．应调理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从实验中精选一条点迹清楚的纸带，每5个点取一个计数点，用刻度尺丈量计数点间的距离如图乙所示．已知打点计时器每间隔

0.02s

打一个点．从图可知

A、B两点间的距离

s1＝________cm；该小车的加快度

a＝________m/s

2(计算结果保存2位有效数字)，实验中纸带的________(填“左”或“右”)端与小车相连结．数据在座标系中作出了图丙所示的a-F图像．①图线可是坐标原点的原由是________．②小车和传感器的总质量为________kg.答案(1)BD(2)0.700.20左(3)①未均衡摩擦力或均衡摩擦力不足②0.5分析(1)因为实验顶用到了力传感器，所以没有必需使小车的质量远大于钩码的质量，B项错误；打点计时器一定用沟通电源，D项错误．2x0.20×10－222(2)由图知s1＝7.0mm＝0.70cm，依据x＝aT可得a＝T2＝0.12m/s＝0.20m/s，开始时打点间距小，所以纸带的左端与小车相连结．①由图像可知，当F≠0时，加快度仍旧为零，说明没有均衡摩擦力，或均衡摩擦力不足；②a-F图像中的斜率表示质量的倒数，由图可知k＝a1.0－0＝＝2，故小车和传感器的F0.6－0.11总质量M＝k＝0.5kg.3．(2018·石家庄二模)如下图为研究“加快度与物体受力的关系”实验装置．长木板放在水平桌面上，小车经过绕定滑轮的细线在钩码拉动下运动，此中，在长木板上相距为L＝48.0cm的A、B两点各安装一个速度传感器，记录小车经过A、B时的速率vA、vB，与小车相连的拉力传感器记录小车遇到的拉力F大小．对于使用操作，以下说法正确的选项是________．A．要调整长木板的倾斜角度，均衡小车遇到的摩擦力B．A、B两点间距离应尽可能近一些可减小偏差C．改变所挂钩码的数目时，要使所挂钩码的质量应远小于小车质量D．不用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办理了实验所得的几组数据，依照表格内容计算第

4次实验的加快度数值是________m/s

2(结果保存三位有效数字

)；次数F/N222·s－2a/m·s－2(vB－vA)m10.600.770.8021.041.611.6831.422.342.4442.003.4852.624.654.8463.005.495.72剖析表中数据发现a与F其实不行正比，这是因为________(选填“均衡摩擦力不足”或“均衡摩擦力过分”)造成的．答案(1)AD(2)3.63(3)均衡摩擦力不足分析(1)A项，要调整长木板的倾斜角度，均衡小车遇到的摩擦力，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，可减小偏差，故B项错误C项，改变所挂钩码的数目时，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遇到拉力，故C项错误；D项，不用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)依据匀变速直线运动的位移与速度公式：v2－v02＝2as能够求出：2－v0a＝

2s

，代入数据解得：a＝3.63m/s2.表中a与F其实不行正比，这是因为均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械来研究协力一准时，物体的加快度与质量之间的关系，实验装置如图甲所示．本实验在正确操作的状况下，保持钩码的质量m不变．经过增添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)可读出遮光条经过光电门1、2的时间分别为t、t，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12光条的宽度为d.则小车的加快度表达式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)该小组经过实验获得1m＝________kg.(当地的a-图像，如图丙所示．则所挂钩码的质量M重力加快度为g＝9.8m/s2)（d）2－（d）2答案t2t15.0(2)0.12x分析(1)滑块经过光电门1时的速度表达式为：v＝d1t1经过光电门2时的速度表达式为：v2＝dt2依据匀变速直线运动位移速度公式得：222ax＝v2－v1（d）2－（d）2解得：a＝t2t12x，游标卡尺的读数由主尺和游标尺两部分构成．读数为5mm＋0×0.1mm＝5.0mm.滑块的协力F合＝mg＝Ma，解得：a＝mg·1，图像的斜率表示mg，所以有：mg＝0.98－0.49N＝0.98N，M1.0－0.5故所挂钩码的质量m＝0.1kg.5．(2018·汉中二模)某同学为考证牛顿第二定律而设计的滑轮装置，实验装置如下图，图中绳索不行伸长，已知左边托盘及砝码质量为

m1，右边托盘及砝码质量为

m2，且

m1＞m2，现由静止开释左边托盘，丈量系统加快度．而后改变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边托盘及砝码的加快度的表达式a′＝________(用字母m1、m2及g表示)该同学以为，只需保持________不变，即可得出m1、m2系统的加快度与系统的合外力成正比；只需保持________不变，即可得出m1、m2系统的加快度与系统的总质量成反比．该同学用此装置多次丈量系统的加快度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快度a′，发现a老是________a′(填“大于”“等于”或“小于”)m1－m2答案(1)g(2)m1＋m2、m1－m2(3)小于m1＋m2分析(1)设线的拉力为T，以左边托盘及砝码为对象依据牛顿第二定律：mg－T＝ma′，11以右边托盘及砝码为对象依据牛顿第二定律：m1－m2g.m＋m22(2)依据(m－m)g＝(m＋m)a′可知，只需保持m＋m不变，即可得出m、m系统的加快度12121212与系统的合外力成正比；只需保持m－m不变，即可得出m、m系统的加快度与系统的总质1212量成反比．(3)在着落的过程中存在阻力，所以a老是小于a′.6．(2018·榆林一模)在研究物体的加快度与所受外力的关系实验中，如图甲所示，在水平搁置的气垫导轨上有一带有方盒的滑块质量为M，气垫导轨右端固定必定滑轮，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M＝4m.(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)某同学翻开气源将滑块由静止开释，滑块上的挡光片经过光电门的时间为t，则滑块通过光电门的速度为________(用题中所给字母表示)；若每次实验时将1个钩码移放到滑块上的方盒中，挪动后都从同一地点开释滑块，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，挡光片经过光电门的时间为

t，测1出多组数据，请在图丙中绘出

n-

t2图像1(4)绘出n-t2图像后，若图线斜率为k，则测适当地重力加快度为________(用题中字母表示)．d5d2答案(1)0.520(2)t(3)如分析图所示(4)kL分析(1)游标卡尺的主尺读数为5mm，游标读数为0.05×4mm＝0.20mm，则最后读数为5.20mm＝0.520cm.(2)极短时间内的均匀速度等于刹时速度的大小，则滑块经过光电门的速度v＝d；t22d(3)依据v＝2aL得，t2＝2aL，因为a＝nmgng，＝10m105d21联立解得n＝gL·t2，所以图像为过原点的一条倾斜直线，如下图；5d25d2(4)图线的斜率k＝gL，解得g＝kL.7．(2018·济南模拟)某同学研究钩码的加快度与协力的关系，其实验装置如下图．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圆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，在滑块上增添砝码进行多次丈量，每一次滑块均从同一地点P由静止开始开释，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.实验中________(填“需要”或“不需要”)均衡滑块遇到的滑动摩擦力．钩码的加快度大小a＝________(用含有d、t、s的表达式表示)．依据实验数据绘出的以下四幅图像中，最切合本实验实质状况的是________．(填选项前的字母)d2答案