2021届物理一轮总复习40分钟巩固提升训练 实验：验证牛顿第二定律
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(3)以弹簧测力计的示数 F 为横坐标，加速度 a 为纵坐标，作出的 a－F 图象是一条直线，如图丙 所示，图线与横轴的夹角为 θ，求得图线的斜率为 k，则小车的质量为________．
A．2tanθ
1 B.tanθ
C．k
2 D.k
8．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
(3)方案评估：若认为小车受到的合外力等于砝码盘和砝码的总重力，即 F＝(m0＋m)g，实验中随 着 F 的增大，不再满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量要求，实验图应为________．(填正 确答案标号)
5．如图所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置．他在气垫导轨上安装了一个光电门 B， 滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码， 每次滑块都从 A 处由静止释放．已知遮光条的宽度 d＝2.25 mm.
2021 届物理一轮总复习 40 分钟巩固提升训练
训练：*实验：验证牛顿第二定律*
1．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________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．
3 / 14
③建立 a－F 坐标系，利用②中得到的表中数据描点得到如图丙所示的图线．根据图线，“小车加 速度 a 与外力 F 成正比”的结论是________(选填“成立”或“不成立”)的；已知图线延长线与横轴的交点 A 的坐标是(－0.08 N,0)，由此可知，砝码盘的质量 m0＝________ kg.(已知数据测量是准确的，重力 加速度 g 取 10 m/s2)
(1)探究方案的实验步骤 A．按图甲安装好实验装置； B．调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下做匀速运动； C．取下细绳和砝码盘，记录砝码盘中砝码的质量 m； D．将小车紧靠打点计时器，接通电源后放开小车，得到一条点迹清晰的纸带，由纸带求得小车 的加速度 a； E．重新挂上细绳和砝码盘，改变砝码盘中砝码的质量 m，重复多次步骤 B～D，得到多组 m、 a. (2)记录数据及数据分析 ①实验中打出的其中一条纸带如图乙所示，由该纸带可求得小车的加速度 a＝________ m/s2. ②实验小组认为小车受到的合外力 F＝mg，根据记录数据和纸带，将计算得到的合外力和加速度 填入设计的表中(表略)．
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 a－F 关系图象分别如图甲和图乙所示，其原因分别是：
图甲：_______________________________________； 图乙：_______________________________________. 2．某课外活动小组利用一足够长且高度可调的木板、滑块、位移传感器、计时器等组成如图甲 所示实验装置来验证“当物体质量一定时，物体运动的加速度与其所受的合外力成正比”这一结论，让 滑块从倾斜木板上一点 A(固定点 A 到位移传感器的距离为 x0)由静止释放(不计摩擦力的影响)，位移 传感器可以测出滑块到位移传感器的距离 x，计时器记录相应时间 t，位移传感器连接计算机，可描 绘出滑块相对传感器的位移 x 随时间 t 的变化规律．
1 / 14
(1)某次描绘出滑块相对传感器的位移 x 随时间 t 的变化规律如图乙所示，则此次滑块在 t＝0.4 s 时的速度大小为________ m/s，滑块的加速度大小为________ m/s2.
(2)不断增大长木板与水平面间的夹角，每次均让滑块从 A 点由静止释放，用直尺测出 A 点到水 平面间的竖直高度 h，用计时器测得滑块从 A 点滑到传感器所用时间 T，已知滑块质量为 m，则滑块 所受的合外力大小 F＝________.
4 / 14
(1)实验中可近似认为细线对小车的拉力与重物重力大小相等，则重物的质量 m 与小车的质量 M 间应满足的关系为________．
(2)若用游标卡尺测出遮光条的宽度 d 如图乙所示，则 d＝________ cm；实验时将小车从图示位 置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间 Δt，就可以计算出小车经过光电门时的 速度 v.
据，并画出 a－F 图象．
6 / 14
(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 ________．
9．某组同学计划用如图甲所示的实验装置，探究加速度 a 与合外力 F 及小车质量 M 之间的关系．
(1)为了平衡小车在运动过程中受到的阻力，必须使木板倾斜恰当的角度 θ，若小车和木板之间的 动摩擦因数为 μ，则 tanθ________μ(选填“>”、“<”或“＝”)．
(2)实验得到如图乙所示的纸带．O 点为小车运动起始时刻所打的点，选取时间间隔为 0.1 s 的相 邻计数点记为 A、B、C、D、E、F、G，小车的加速度大小为________ m/s2(结果保留两位有效数字)．
(1)下列不必要的一项实验要求是________．(请填写选项前对应的字母) A．应使 A 位置与光电门间的距离适当大些 B．应将气垫导轨调节水平 C．应使细线与气垫导轨平行 D．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量 (2)实验时，将滑块从 A 位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门 B 的时间 t，若要 得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是__________________________．(写出物理量名称及表示 符号) (3)改变钩码质量，测出对应的力传感器的示数 F 和遮光条通过光电门的时间 t，通过描点作出线 性图象，研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出______图象． 6．某同学做“探究加速度与力、质量关系”的实验．如图甲所示是该实验的装置，他将光电门固 定在水平轨道上的 B 点，用不同重物通过细线拉同一小车，每次小车都从同一位置 A 由静止释放．
B．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，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动
C．将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做 匀速运动
(2)实验中要进行质量 m 和 M 的选取，以下最合理的一组是________． A．M＝200 g，m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、35 g、40 g B．M＝200 g，m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g C．M＝400 g，m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、35 g、40 g D．M＝400 g，m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g
2 / 14
(3)已知打点计时器使用的交流电频率为 50 Hz，每相邻两个计数点间还有 4 个点未画出，利用图 给数据可求出小车运动的加速度 a＝________ m/s2.(结果保留三位有效数字)
4．某实验小组设计如图甲所示实验装置“探究加速度与力的关系”．已知小车的质量 M，砝码盘 的质量 m0，打点计时器使用的交流电频率 f＝50 Hz.
(3)在处理实验数据时，用 m 表示砝码和托盘的总质量，用 M 表示小车的质量，用 g 表示当地的 重力加速度．若用 m、M 和 g 表示小车的加速度，则测量值为________，理论值为________．
10.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．
(4)另一实验小组设计了如图(a)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(b)所示．滑块和位移传感器发射部分的总质量 m′＝________kg；滑块和轨道 间的动摩擦因数 μ＝________.(重力加速度 g 取 10 m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
(3)测出多组重物的质量 m 和对应遮光条通过光电门的时间 Δt，并算出相应的小车经过光电门时 的速度 v，通过描点作出 v2－m 线性图象(如图丙所示)，从图线得到的结论是：在小车质量一定时， ______________________.如果小车的质量 M＝5 kg，图象的斜率 k＝1 m2·s－2·kg－1，则 A、B 间的距离 s＝________ m．(g 取 10 m/s2)
(3)以 h 为纵坐标，T12为横坐标，根据测量结果作出 h－T12图象，如能验证“当物体质量一定时， 物体运动的加速度与其所受的合外力成正比”这一结论，则作出的图象应是一条 __________________________________________________．
3.在“验证牛顿第二定律”的实验中，采用如图所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用 M 表示， 砂和砂桶的质量用 m 表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带计算出．
(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பைடு நூலகம்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＝mMg求出 (3)
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
7．为了探究质量一定时加速度与力的关系，一同学设计了如图甲所示的实验装置．其中带滑轮 的小车的质量为 M，砂和砂桶的质量为 m.(滑轮质量不计)
5 / 14
(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乙所示的一条纸带(两相邻计数点间还有四个点)，测得：x1＝1.40 cm， x2＝1.90 cm，x3＝2.38 cm，x4＝2.88 cm，x5＝3.39 cm，x6＝3.87 cm.那么打下 3 点时小车的瞬时速度 的大小是________ m/s，小车加速度的大小是________ m/s2.已知打点计时器采用的是频率为 50 Hz 的 交流电(结果保留两位有效数字)．
(1)实验中，为了使细线对小车的拉力大小等于小车所受的合外力，先调节长木板一端滑轮的高 度，使细线与长木板平行．接下来还需要进行的一项操作是________．
A．将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电．改变砂桶 中砂子的多少，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动
A．2tanθ
1 B.tanθ
C．k
2 D.k
8．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
(3)方案评估：若认为小车受到的合外力等于砝码盘和砝码的总重力，即 F＝(m0＋m)g，实验中随 着 F 的增大，不再满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量要求，实验图应为________．(填正 确答案标号)
5．如图所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置．他在气垫导轨上安装了一个光电门 B， 滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码， 每次滑块都从 A 处由静止释放．已知遮光条的宽度 d＝2.25 mm.
2021 届物理一轮总复习 40 分钟巩固提升训练
训练：*实验：验证牛顿第二定律*
1．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________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．
3 / 14
③建立 a－F 坐标系，利用②中得到的表中数据描点得到如图丙所示的图线．根据图线，“小车加 速度 a 与外力 F 成正比”的结论是________(选填“成立”或“不成立”)的；已知图线延长线与横轴的交点 A 的坐标是(－0.08 N,0)，由此可知，砝码盘的质量 m0＝________ kg.(已知数据测量是准确的，重力 加速度 g 取 10 m/s2)
(1)探究方案的实验步骤 A．按图甲安装好实验装置； B．调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下做匀速运动； C．取下细绳和砝码盘，记录砝码盘中砝码的质量 m； D．将小车紧靠打点计时器，接通电源后放开小车，得到一条点迹清晰的纸带，由纸带求得小车 的加速度 a； E．重新挂上细绳和砝码盘，改变砝码盘中砝码的质量 m，重复多次步骤 B～D，得到多组 m、 a. (2)记录数据及数据分析 ①实验中打出的其中一条纸带如图乙所示，由该纸带可求得小车的加速度 a＝________ m/s2. ②实验小组认为小车受到的合外力 F＝mg，根据记录数据和纸带，将计算得到的合外力和加速度 填入设计的表中(表略)．
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 a－F 关系图象分别如图甲和图乙所示，其原因分别是：
图甲：_______________________________________； 图乙：_______________________________________. 2．某课外活动小组利用一足够长且高度可调的木板、滑块、位移传感器、计时器等组成如图甲 所示实验装置来验证“当物体质量一定时，物体运动的加速度与其所受的合外力成正比”这一结论，让 滑块从倾斜木板上一点 A(固定点 A 到位移传感器的距离为 x0)由静止释放(不计摩擦力的影响)，位移 传感器可以测出滑块到位移传感器的距离 x，计时器记录相应时间 t，位移传感器连接计算机，可描 绘出滑块相对传感器的位移 x 随时间 t 的变化规律．
1 / 14
(1)某次描绘出滑块相对传感器的位移 x 随时间 t 的变化规律如图乙所示，则此次滑块在 t＝0.4 s 时的速度大小为________ m/s，滑块的加速度大小为________ m/s2.
(2)不断增大长木板与水平面间的夹角，每次均让滑块从 A 点由静止释放，用直尺测出 A 点到水 平面间的竖直高度 h，用计时器测得滑块从 A 点滑到传感器所用时间 T，已知滑块质量为 m，则滑块 所受的合外力大小 F＝________.
4 / 14
(1)实验中可近似认为细线对小车的拉力与重物重力大小相等，则重物的质量 m 与小车的质量 M 间应满足的关系为________．
(2)若用游标卡尺测出遮光条的宽度 d 如图乙所示，则 d＝________ cm；实验时将小车从图示位 置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间 Δt，就可以计算出小车经过光电门时的 速度 v.
据，并画出 a－F 图象．
6 / 14
(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 ________．
9．某组同学计划用如图甲所示的实验装置，探究加速度 a 与合外力 F 及小车质量 M 之间的关系．
(1)为了平衡小车在运动过程中受到的阻力，必须使木板倾斜恰当的角度 θ，若小车和木板之间的 动摩擦因数为 μ，则 tanθ________μ(选填“>”、“<”或“＝”)．
(2)实验得到如图乙所示的纸带．O 点为小车运动起始时刻所打的点，选取时间间隔为 0.1 s 的相 邻计数点记为 A、B、C、D、E、F、G，小车的加速度大小为________ m/s2(结果保留两位有效数字)．
(1)下列不必要的一项实验要求是________．(请填写选项前对应的字母) A．应使 A 位置与光电门间的距离适当大些 B．应将气垫导轨调节水平 C．应使细线与气垫导轨平行 D．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量 (2)实验时，将滑块从 A 位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门 B 的时间 t，若要 得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是__________________________．(写出物理量名称及表示 符号) (3)改变钩码质量，测出对应的力传感器的示数 F 和遮光条通过光电门的时间 t，通过描点作出线 性图象，研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出______图象． 6．某同学做“探究加速度与力、质量关系”的实验．如图甲所示是该实验的装置，他将光电门固 定在水平轨道上的 B 点，用不同重物通过细线拉同一小车，每次小车都从同一位置 A 由静止释放．
B．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，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动
C．将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做 匀速运动
(2)实验中要进行质量 m 和 M 的选取，以下最合理的一组是________． A．M＝200 g，m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、35 g、40 g B．M＝200 g，m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g C．M＝400 g，m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、35 g、40 g D．M＝400 g，m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g
2 / 14
(3)已知打点计时器使用的交流电频率为 50 Hz，每相邻两个计数点间还有 4 个点未画出，利用图 给数据可求出小车运动的加速度 a＝________ m/s2.(结果保留三位有效数字)
4．某实验小组设计如图甲所示实验装置“探究加速度与力的关系”．已知小车的质量 M，砝码盘 的质量 m0，打点计时器使用的交流电频率 f＝50 Hz.
(3)在处理实验数据时，用 m 表示砝码和托盘的总质量，用 M 表示小车的质量，用 g 表示当地的 重力加速度．若用 m、M 和 g 表示小车的加速度，则测量值为________，理论值为________．
10.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．
(4)另一实验小组设计了如图(a)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(b)所示．滑块和位移传感器发射部分的总质量 m′＝________kg；滑块和轨道 间的动摩擦因数 μ＝________.(重力加速度 g 取 10 m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
(3)测出多组重物的质量 m 和对应遮光条通过光电门的时间 Δt，并算出相应的小车经过光电门时 的速度 v，通过描点作出 v2－m 线性图象(如图丙所示)，从图线得到的结论是：在小车质量一定时， ______________________.如果小车的质量 M＝5 kg，图象的斜率 k＝1 m2·s－2·kg－1，则 A、B 间的距离 s＝________ m．(g 取 10 m/s2)
(3)以 h 为纵坐标，T12为横坐标，根据测量结果作出 h－T12图象，如能验证“当物体质量一定时， 物体运动的加速度与其所受的合外力成正比”这一结论，则作出的图象应是一条 __________________________________________________．
3.在“验证牛顿第二定律”的实验中，采用如图所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用 M 表示， 砂和砂桶的质量用 m 表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带计算出．
(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பைடு நூலகம்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＝mMg求出 (3)
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
7．为了探究质量一定时加速度与力的关系，一同学设计了如图甲所示的实验装置．其中带滑轮 的小车的质量为 M，砂和砂桶的质量为 m.(滑轮质量不计)
5 / 14
(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乙所示的一条纸带(两相邻计数点间还有四个点)，测得：x1＝1.40 cm， x2＝1.90 cm，x3＝2.38 cm，x4＝2.88 cm，x5＝3.39 cm，x6＝3.87 cm.那么打下 3 点时小车的瞬时速度 的大小是________ m/s，小车加速度的大小是________ m/s2.已知打点计时器采用的是频率为 50 Hz 的 交流电(结果保留两位有效数字)．
(1)实验中，为了使细线对小车的拉力大小等于小车所受的合外力，先调节长木板一端滑轮的高 度，使细线与长木板平行．接下来还需要进行的一项操作是________．
A．将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电．改变砂桶 中砂子的多少，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动