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1、新高考物理二轮复习习题集锦课练10实验验证牛顿第二定律1.研究性学习小组的同学欲探究小车质量不变时其加速度与力的关系，该小组在实验室设计了一套如图甲所示的装置，图中A为小车，B为打点计时器，C为力传感器(测绳子的拉力)，P为小桶(内有砂子)，M是一端带有定滑轮的水平放置的足够长的木板不计绳子与滑轮间的摩擦图甲图乙(1)要顺利完成该实验，除图中实验仪器和低压交流电源(含导线)外，还需要的实验仪器是_(填“刻度尺”、“天平”或“秒表”)(2)平衡摩擦力后再按上述方案做实验，是否要求小桶和砂子的总质量远小于小车的质量？_(填“是”或“否”)(3)已知交流电源的频率为50 Hz，某次实验得到的纸带如图
2、乙所示，图中相邻两计数点之间还有4个点未画出，由该纸带可求得小车的加速度a_m/s2.(结果保留2位有效数字)答案：(1)刻度尺(2)否(3)0.90解析：(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2如图所示，在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，某同学保持木板水平，调节托盘和重物的总重量，使小车能拖动纸带沿木板匀速运动，记下此时托盘和重物的总质量m0、小车的总质量M.已知重力加速度为g.(1)在探究加速度与力的关系时，若测得托盘和重物的总质量为m(mM)，则可知小车所受的合外力为_；当改变托盘和重物的总
3、质量重做实验时，_(填“需要”或“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，_(填“需要”或“不需要”)重新平衡摩擦力答案：(1)(mm0)g不需要(2)需要解析：(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(mm0)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3在探究物体的加速度与物体所受外力、物体质量间的关系时，采用如图所示的实验装置小车及车中砝码的总质量用M表示，盘及盘中砝码的总质量用m表示(1)当M与m的大小关系满足
4、_时，才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的总重力(2)某一组同学先保持盘及盘中砝码的总质量m一定来做实验，其具体操作步骤如下，以下做法正确的是()A平衡摩擦力时，应将盘及盘中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，先放开小车，再接通打点计时器的电源D用天平测出m以及小车和车中砝码的总质量M，小车运动的加速度可直接用公式a求出(3)另两组同学保持小车及车中砝码的总质量M一定，探究加速度a与所受外力F的关系，由于他们操作不当，这两组同学得到的aF关系图象分别如图甲和图乙所示，其原因分别是：图甲：_；图乙：_.答案：(1)mM(2)B(3)不满足m
5、M没有平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过小解析：(1)在实验中，整体的加速度a，只有当mM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
6、误(3)图甲中aF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F0时，a0，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4学习了传感器之后，在“研究小车加速度与所受合外力的关系”实验中，甲、乙两实验小组引进“位移传感器”、“力传感器”，分别用如图(a)、(b)所示的实验装置做实验，重物通过细线跨过滑轮拉相同质量的小车，位移传感器B随小车一起沿水平轨道运动，位移传感器A固定在轨道一端在运动过程中位移传感器B发出信号，位移传感器A接收信号且显示小车运动的位移甲组实验中把重物的重
7、力作为拉力F，乙组直接用力传感器测得拉力F，改变重物的重力重复实验多次，记录多组数据，并画出aF图象(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_答案：(1)小车的质量远大于重物的质量(2)解析：(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；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
8、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.(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)AM增大时，h增大，以保持二者乘积增大BM增大时，h减小，以保持二者乘积
9、不变CM减小时，h增大，以保持二者乘积不变DM减小时，h减小，以保持二者乘积减小答案：(1)8.15(2)BC解析：(2)气垫导轨上滑块沿导轨下滑，重力沿导轨方向的分力Mgsin等于合力，而Mgsin，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
10、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答案：(1)远小于(2)平衡摩擦力解析：(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
11、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50 Hz.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”)端与小车相连接答案：(1)BD(2)0.700.20(3)左解析：(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
12、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1.00 cm，B点的读数为1.70 cm，所以A、B两点间的距离s11.70 cm1.00 cm0.70 cm；小车的加速度a m/s20.20 m/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
13、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10 m/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_答案：(1)天平(2)(3)0.020(0.0180.022均正确)(4)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足解析：(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s4s22aT2，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mgF N0.20 N，解得m0.020 kg.(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9(2018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aF图线，如图2中的实线所示，则图线上部弯曲的原因是_
