2022年牛顿第二定律实验练习题含答案 .pdf

牛顿第二定律实验练习题1关于“验证牛顿运动定律”的实验，下列说法中符合实际的是() A通过同时改变小车的质量m 及受到的拉力F 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；再不改变受力，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2如图所示，在探究牛顿运动定律的演示实验中，若1、2 两个相同的小车所受拉力分别为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() A当 m1m2、F12F2时， x12x2B当 m1m2、F12F2时， x22x1C当 m12m2、F1F2时， x12x2D当 m12m2、F1F2时， x22x13若测得某一物体质量m 一定时， a 与 F 的有关数据资料如下表所示：a/(m s2)1.984.065.958.12 F/N1.002.003.004.00 (1)根据表中数据，画出aF 图象(2)根据图象判定：当m 一定时， a 与 F 的关系为 _ (3)若甲、乙两同学在实验过程中，由于没有按照正确步骤进行实验，处理数据后得出如图所示的aF 图象试分析甲、乙两同学可能存在的问题：甲： _ 乙： _ 4某同学设计了一个探究加速度a 与物体所受合力F 及质量 m 关系的实验，图(a)所示为实验装置简图 (交流电的频率为50 Hz) (1)图(b)所示为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为_m/s2.(保留两位有效数字 ) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - (2)保持砂和砂桶质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a 与质量m 及对应的1m数据如下表：实验次数12345678 小车加速度a/m s21.901.721.491.251.000.750.500.30 小车质量m/kg0.250.290.330.400.500.711.001.67 1m/kg14.003.453.032.502.001.411.000.60 请在下图所示的坐标纸中画出a1m图线，并由图线求出小车加速度 a与质量倒数1m之间的关系式是_ 5为了探究加速度与力的关系，使用如图所示的气垫导轨装置进行实验 其中 G1、G2为两个光电门， 它们与数字计时器相连，当滑行器通过 G1、G2光电门时， 光束被遮挡的时间 t1、 t2都可以被测量并记录，滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，光电门间距离为x，牵引砝码的质量为m.回答下列问题：(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其他仪器的情况下，如何判定调节是否到位？答： _ (2)若取 M 0.4 kg，改变 m 的值，进行多次实验，以下m 的取值不合适的一个是A m15 gBm215 g C m340 g Dm4400 g (3)在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，求得的加速度的表达式为_( 用 t1、 t2、D、x 表示 ) 6在用 DIS 研究小车加速度与外力的关系时，某实验小组先用如图（a）所示的实验装置，重物通过滑轮用细线拉小车，位移传感器（发射器）随小车一起沿倾斜轨道运动，位移传感器（接收器）固定在轨道一端 实验中把重物的重力作为拉力F，改变重物重力重复实验四次，列表记录四组数据（1）在坐标纸上作出小车加速度a和拉力F的关系图线；（2）从所得图线分析该实验小组在操作过程中的不当之处是：_ ；a/ms-2 2.01 2.98 4.02 6.00 F/N 1.00 2.00 3.00 5.00 3.0 a/ ms-21.0 0 2.0 4.0 2.0 6.0 4.0F/N 位移传感器（接收器）小车位移传感器（发射器）重物轨道)a图（名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - （3）如果实验时，在小车和重物之间接一个不计质量的微型力传感器，如图(b) 所示从理论上分析，该实验图线的斜率将_（填“变大”，“变小”，“不变”）7. 如图所示的实验装置可以验证牛顿运动定律，小车上固定一个盒子，盒子内盛有沙子沙桶的总质量 ( 包括桶以及桶内沙子质量) 记为 m ， 小车的总质量( 包括车、盒子及盒内沙子质量)记为 M. (1) 验证在质量不变的情况下，加速度与合外力成正比：从盒子中取出一些沙子，装入沙桶中，称量并记录沙桶的总重力mg，将该力视为合外力F，对应的加速度a 则从打下的纸带中计算得出多次改变合外力F 的大小，每次都会得到一个相应的加速度本次实验中，桶内的沙子取自小车中，故系统的总质量不变以合外力F 为横轴，以加速度a 为纵轴，画出aF 图象，图象是一条过原点的直线aF 图象斜率的物理意义是_ 你认为把沙桶的总重力mg当作合外力F是否合理？答： _.( 填“合理”或“不合理”) 本次实验中，是否应该满足M ? m这样的条件？答： _( 填“是”或“否”) ；理由是 _ (2) 验证在合外力不变的情况下，加速度与质量成反比：保持桶内沙子质量m 不变，在盒子内添加或去掉一些沙子，验证加速度与质量的关系本次实验中，桶内的沙子总质量不变，故系统所受的合外力不变用图象法处理数据时，以加速度a 为纵横，应该以_倒数为横轴位移传感器（接收器）小车力传感器位移传感器（发射器）重物轨道)b图（名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - 参考答案1.解析： 验证牛顿运动定律的实验，是利用控制变量法，探究加速度a 与合外力F、物体质量m 的关系，故 D 项正确答案： D 2.解析： 当 m1m2、F12F2时，由 Fma 可知， a12a2，再由 x12at2可得： x12x2，故 A 正确， B 错误；当 m12m2、F1F2时， a112a2，再由 x12at2可得： x112x2，故 C 错误， D 正确答案： AD 3.解析： (1)若 a 与 F 成正比，则图象是一条过原点的直线同时，因实验中不可避免地出现误差，研究误差产生的原因， 从而减小误差， 增大实验的准确性，则在误差允许范围内图象是一条过原点的直线即可连线时应使直线过尽可能多的点，不在直线上的点应大致对称地分布在直线两侧，离直线较远的点应视为错误数据，不予以考虑描点画图如图所示(2)由图可知a 与 F 的关系是正比例关系(3)图中甲在纵轴上有较大截距，说明绳对小车拉力为零时小车就有加速度a0，可能是平衡摩擦力过度所致乙在横轴上有截距，可能是实验前没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够答案： (1)见解析(2)正比例关系(3)平衡摩擦力时木板抬的过高没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够4.解析： (1)由逐差法得a a x3x4 x1x24T2 7.727.21 6.706.19 102160.022m/s23.2 m/s2(2)如图所示， a12mN 答案： 见解析5.解析： (1)如果气垫导轨水平，则不挂砝码时，M 应能在任意位置静止不动，或推动M 后能使 M 匀速运动名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - (2)应满足 M? m，故 m4400 g 不合适(3)由 v1D t1，v2D t2，v22v122ax可得： aDt22Dt122x. 答案： (1)取下牵引砝码，M 放在任意位置都不动；或取下牵引砝码，轻推滑行器M，数字计时器记录每一个光电门的光束被挡的时间 t 都相等(2)D (3)aDt22D t122x6. (1) （2）倾角过大观察图像可以发现，当外力为零时，加速度a 不等于 0，说明在平衡摩擦力时轨道倾角过大，使得重力沿斜面向下的分力大于摩擦力。（3）变大本实验中，以重物重力mg 作为外力F，其实是整体的合力即a=F/(M+m) ，图像斜率为1/(M+m) 换用力传感器后，拉力F 只是小车的合力此时a=F/M ，斜率 1/M ，所以斜率变大。7. 解析： (1) 将车内的沙子转移到桶中，就保证了 M m不变，即系统的总质量不变，研究对象是整个系统，aF合/(M m)mg/(Mm)，可见 aF 图象斜率的物理意义是1/(M m)，系统的合外力就等于所悬挂沙桶的重力mg ，不必满足M ? m这样的条件(2) 向小车内添加或去掉部分沙子，是改变系统的总质量M m ，而系统的合外力仍等于所悬挂沙桶的重力mg ，保证了合外力不变答案： (1) 1/(M m) 合理否因为实验的研究对象是整个系统，系统受到的合外力就等于mg (2)M m 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -