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 X 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/(ms2)F/N(1)根据表中数据，画出aF图象1.981.004.062.005.953.008.124.00(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)1(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及对应的数据如m下表：实验次数小车加速度a/ms2小车质量m/kg111.900.254.0021.720.293.4531.490.333.0341.250.402.5051.000.502.0060.750.711.4170.501.001.0080.301.670.60m/kg11请在下图所示的坐标纸中画出a图线，并由图线求出小车加速m1度a与质量倒数之间的关系式是_m5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M0.4 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Am15 gBm215 gCm340 gDm4400 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a/ms-2F/N2.011.002.982.004.023.006.005.00位移传感器（接收器）位移传感器（发射器）（1）在坐标纸上作出小车加速度a和拉力F的关系图线；a/ms-26.04.02.001.02.03.04.0F/N小车轨道图（a)重物（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：_；（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”）位移传感器（接收器）位移传感器（发射器）小车轨道图（b)力传感器重物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Mm 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：D12.解析：当m1m2、F12F2时，由Fma可知，a12a2，再由xat2可得：x12x2，故 A 正确，21121B 错误；当m12m2、F1F2时，a1a2，再由xat可得：x1x2，故 C 错误，D 正确222答案：AD3.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 X 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x3x4x1x2aa4T27.727.216.706.19102m/s22160.023.2 m/s21(2)如图所示，aN2m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(2)应满足Mm，故m4400 g 不合适(3)由v1，v2，v22v122axt1t2DD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)aDt22Dt122x6.(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 Mm 不变，即系统的总质量不变，研究对象是整个系统，aF合/(Mm)mg/(Mm)，可见 aF 图象斜率的物理意义是1/(Mm)，系统的合外力就等于所悬挂沙桶的重力 mg，不必满足 Mm 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Mm，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/(Mm)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)Mm