2019版高考物理一轮复习 同步练习10 实验 验证牛顿第二定律

1.质量为m 的小车，在水平木板上运动时，受到重力mg 、弹力N 、绳的拉力了和阻力f ，其中f 包括小车与板间以及纸带与限位孔间的摩擦，由于阻力无法求出，本实验采用了平衡摩擦力的方法，2.平衡摩擦力是使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车受到的摩擦阻力、在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，并要让小车拖着纸带运动、平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的总质量，还是改变小车和砝码的总质量，都不需重新平衡摩擦力.3.每条纸带必须在满足小车的质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出，只有如此，小盘和砝码的总重力才可视为与小车受的拉力大小相等，4.处理数据时采用图像法。

小车质量不变时，画出加速度a 与合外力F 的关系图像；合外力一定时，画出加速度a 与1m的关系图像 难点1.平衡摩擦力后，绳子的拉力应该等于小车受到的合力。

而实验中把所挂物体的重力m'g 当作小车受到的合力，实际上，重力拉着物体和小车一起匀加速运动，m'g=（m+m′）a ，而 T=ma,联立解得绳子的拉力T<m 、g ，只有当m m '时T m g ''= ，本实验存在系统误差，本实验存在系统误差，m'比m 小得越多，误差越小2.要想消除系统误差，实验中可以选小车和物体整体为研究对象，则物体的重力m'g 等于整体受到的合力。

例题分析【例1】 . 为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，一同学设计了如图所示的实验装置。

其中M 为带滑轮的小车的质量，m 为砂和砂桶的质量。

(滑轮质量不计) （1）实验时，下列要进行的操作正确的是________。

A ．用天平测出砂和砂桶的质量B ．将带滑轮的长木板左端垫高，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所示的一条纸带(两计数点间还有两个点没有画出)，已知打点计时器采用的是频率为50 Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为________m/s2(结果保留两位有效数字)。

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乙所示，图中相邻计数点之间还有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)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(m≪M)，则可知小车所受的合外力为________；当改变托盘和重物的总质量重做实验时，________(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．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________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 ＝mg M 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：_____________________________________________.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a －F 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________．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Δt1、Δt2；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)A．M增大时，h增大，以保持二者乘积增大B．M增大时，h减小，以保持二者乘积不变C．M减小时，h增大，以保持二者乘积不变D．M减小时，h减小，以保持二者乘积减小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．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．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—1m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_________________________________________．9．(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a—F图线，如图2中的实线所示，则图线上部弯曲的原因是___________________________.(3)打点计时器使用的交流电频率f＝50 Hz，如图3是某同学在正确操作下获得的一条纸带，其中A、B、C、D、E每两点之间还有4个点没有标出，写出用s1、s2、s3、s4以及f来表示小车加速度的计算式：a＝________；根据纸带所提供的数据，计算可得小车的加速度大小为________m/s2(结果保留两位有效数字)．练高考——找规律1．(新课标全国卷Ⅲ)某物理课外小组利用图(a)中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系．图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码．本实验中可用的钩码共有N＝5个，每个质量均为0.010 kg.实验步骤如下：(1)将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑．(2)将n(依次取n＝1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端，其余N－n个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行．释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制s －t图象，经数据处理后可得到相应的加速度a.(3)对应于不同的n的a值见下表．n＝2时的s－t图象如图(b)所示；由图(b)求出此时小车的加速度(保留2位有效数字)，将结果填入下表.n 1234 5a/m·s－0.200.580.78 1.002(4)利用表中的数据在图(c)中补齐数据点，并作出a－n图象．从图象可以看出：当物体质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比．(5)利用a－n图象求得小车(空载)的质量为__________ kg(保留2位有效数字，重力加速度取g＝9.8 m·s－2)．(6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1)，下列说法正确的是__________(填入正确选项前的标号)．A．a－n图线不再是直线B．a－n图线仍是直线，但该直线不过原点C．a－n图线仍是直线，但该直线的斜率变大2．(课标Ⅰ)某同学利用图1所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图．如图2所示，实验中小车(含发射器)的质量为200 g，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到，回答下列问题：(1)根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成________(填“线性”或“非线性”)关系．(2)由图2可知，a－m图线不经过原点，可能的原因是________．(3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是________，钩码的质量应满足的条件是________．练模拟——明趋势3．(江西八校联考)为了探究质量一定时加速度与力的关系，一同学设计了如图所示的实验装置．其中M为带滑轮的小车的质量，m 为砂和砂桶的质量．(滑轮质量不计)(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所示的一条纸带(两计数点间还有两个点没有画出)，已知打点计时器采用的是频率为50 Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为________m/s2(结果保留两位有效数字)．(3)以弹簧测力计的示数F为横坐标，加速度为纵坐标，画出的a－F图象是一条直线，图线与横坐标的夹角为θ，求得图线的斜率为k，则小车的质量为________．A．2 tanθ B.1tanθC．k D.2 k4．(2017·江西八校联考)(1)用20分度的游标卡尺测量某工件的内径时，示数如图甲所示，由图可知其长度为________cm；用螺旋测微器测量某圆柱体的直径时，示数如图乙所示，由图可知其直径为________mm.(2)某同学采用如图丙所示的装置探究物体的加速度与所受合力的关系．用砂桶和砂的重力充当小车所受合力F；通过分析打点计时器打出的纸带，测量加速度a.分别以合力F和加速度a作为横轴和纵轴，建立坐标系．根据实验中得到的数据描出如图丁所示的点迹，结果跟教材中的结论不完全一致．该同学列举产生这种结果的可能原因如下：①在平衡摩擦力时将木板右端垫得过高；②没有平衡摩擦力或者在平衡摩擦力时将木板右端垫得过低；③砂桶和砂的质量过大，不满足砂桶和砂的质量远小于小车质量的实验条件；④测量小车的质量或者加速度时的偶然误差过大．通过进一步分析，你认为比较合理的原因可能是()A．①和④B．②和③C．①和③D．②和④5．(宝鸡一模)振华同学用如下图所示的实验装置验证牛顿第二定律．(1)该实验装置中有两处错误，分别是：____________和______________．(2)振华同学在老师的指导下改正了实验装置中的错误后，将细绳对小车的拉力当作小车及车上砝码受到的合外力，来验证“合外力一定时加速度与质量成反比”．①实验中，砝码盘及盘内砝码的总质量最好应为________(填选项前的字母)．A．10 g B．50 gC．100 g D．1 kg②振华同学在实验时用电磁打点计时器打了一条理想的纸带，他按要求选取计数点后，在测量各相邻两计数点间的距离时不慎将纸带撕成了几段，如下图所示，但他知道甲、乙属于同一纸带，则丙、丁、戊中属于上述纸带的是________．③已知打点计时器所用电源频率为50 Hz，则由甲、乙纸带可求得小车的加速度大小为________m/s2(结果保留两位小数)．6．(合肥一测)某实验小组在做“验证牛顿第二定律”实验中．(1)在闭合开关之前，甲同学将实验器材组装成图甲所示．请指出该装置中的错误或不妥之处(只要答出其中的两点即可)：________；________.(2)乙同学将上述装置调整正确后进行实验，在实验中得到如图乙所示的一条纸带，图中相邻两计数点之间还有四个点没有画出，由图中的数据可算得小车加速度为________m/s 2.(保留两位有效数字)(3) 丙同学在利用上述调整好的装置进行实验时，保持沙和沙桶的总质量不变，小车自身的质量为M 且保持不变，改变小车中砝码的质量m ，并测出小车中放不同质量砝码时所对应的加速度a ，以m 为横坐标，1a 为纵坐标，在坐标纸上作出如图丙所示的1a －m 关系图线，图中纵轴上的截距为b ，则小车受到的拉力大小为________．7．(广西适应性测试)要测量两个质量不等的沙袋的质量，由于没有直接的测量工具，某实验小组选用下列器材：轻质定滑轮(质量和摩擦可忽略)、砝码一套(总质量m ＝0.2 kg)、细线、刻度尺、秒表．他们根据已学过的物理学知识，选择合适的变量得到线性关系，作出图线并根据图线的斜率和截距求出沙袋的质量．请完成下列步骤：(1)实验装置如图所示，设右边沙袋A 的质量为m A ，左边沙袋B 的质量为m B .(2)取出质量为m i 的砝码放在沙袋A 中，剩余砝码都放在左边沙袋B 中，发现A 下降，B 上升(左右两侧砝码的总质量始终不变)．(3)用刻度尺测出沙袋A 开始时离桌面的距离h ，用秒表测出A 从开始位置下降到桌面所用的时间t ，则可知A 的加速度大小a ＝________.(4)改变m i ，测量相应的加速度a ，得到多组m i 及a 的数据，作(3)(s 3＋s 4)－(s 1＋s 2)100f 2 0.60 加餐练1．解题思路：(3)由s ＝12at 2得：a ＝2s t 2，在s －t 图象中找一点坐标，代入公式即可求出a .(5)对小车和钩码组成的系统应用牛顿第二定律：nmg ＝(M ＋Nm )a ，则a ＝nmg M ＋Nm ＝0.098n M ＋0.05，a －n 图象的斜率k ＝0.098M ＋0.05，从而可解出M .(6)对于已平衡摩擦力的情况，对整体应用牛顿第二定律：nmg ＝(M ＋Nm )a ，则a ＝mg M ＋Nmn ①；对于木板水平的情况，对整体应用牛顿第二定律：nmg －μ[M ＋(N －n )m ]g ＝(M ＋Nm )a ，整理得：a ＝(1＋μ)mg M ＋Nmn －μg ②，比较①②可见，B 、C 均正确． 答案：(3)0.39(在0.37～0.49范围内均可以)(4)如图所示(5)0.45(在0.43～0.47范围内均可以)(6)BC2．解题思路：(1)将图2中各点连线，得到的是一条曲线，故a 与m 的关系是非线性的．(2)由图2可知，当钩码质量不为零时，在一定范围内小车加速度仍为零，即细绳对小车的拉力大于某一数值时小车才产生加速度，故可能的原因是存在摩擦力．(3)若将钩码所受重力作为小车所受合力，则应满足三个条件，。

第5讲实验：验证牛顿第二定律基础巩固1.(2017北京朝阳一模,19)小芳同学想利用图示装置验证“物体质量一定时,其加速度与所受的合力成正比”这一结论.她先将6个相同的钩码全部放入小车中,在长木板左下方垫上适当厚度的小物块,使小车在木板上恰能匀速下滑.现从小车中依次取n=1,2,3,4,5,6个钩码挂在细线右端,其余钩码仍留在小车内,并正确完成了后续的实验操作.设小车运动的加速度大小为a.下列说法正确的是( )A.该实验中细线对小车的拉力等于所悬挂钩码的总重力B.利用该方案无法验证“物体质量一定时,其加速度与所受的合力成正比”这一结论C.该同学根据实验数据描绘的加速度a随n的变化图像应当是一条过原点的直线D.若实验中保持木板水平,则该同学描绘的加速度a随n变化的图像不是直线2.(2016北京朝阳期中,8)如图所示,水平面光滑,绳的质量及绳与滑轮间的摩擦可忽略不计.物体A的质量为M,当在绳B端挂一质量为m的物体时,物体A的加速度大小为a1;当在绳B端施以大小F=mg的竖直向下的拉力作用时,A的加速度大小为a2,则a1与a2的关系正确的是( )A.a1=a2B.a1<a2C.a1>a2D.无法判断3.(2018北京丰台期末)(1)电磁打点计时器和电火花计时器统称为打点计时器.其中电磁打点计时器使用时,电源要求是( )A.220 V直流B.220 V交流C.4~6 V直流D.4~6 V交流(2)利用下图装置可以做力学中的许多实验,以下说法正确的是( )A.用此装置“研究匀变速直线运动”时,必须设法消除小车和木板间的摩擦阻力的影响B.用此装置“研究匀变速直线运动”时,必须调整滑轮高度使连接小车的细线与木板平行C.用此装置“探究加速度a与力F的关系”时,每次改变砂和砂桶总质量之后,需要重新平衡摩擦力D.用此装置“探究加速度a与力F的关系”时,应使砂和砂桶总质量远小于小车的质量(3)如图甲所示是某同学设计的“探究加速度a与力F、质量m的关系”的实验装置图,实验中认为细绳对小车拉力F等于砂和砂桶总重力,小车运动加速度可由纸带求得.图甲①如图乙所示是该同学在某次实验中利用打点计时器打出的一条纸带,A、B、C、D、E、F是该同学在纸带上选取的六个计数点,相邻计数点间有若干个点未标出,设相邻两个计数点间的时间间隔为T.该同学用刻度尺测出A、C间的距离为s1,B、D间的距离为s2,则打B点时小车运动的速度v B= ,小车运动的加速度a= .图乙②某实验小组在实验时保持砂和砂桶总质量不变,改变小车质量m,分别得到小车加速度a与质量m 及对应的数据如表所示.根据表中数据,在图丙坐标纸中作出拉力F不变时a与关系的图像./kg-1图丙③根据图像分析,得到实验结论: .综合提能1.某同学利用图(a)所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图,如图(b)所示.实验中小车(含发射器)的质量为200 g,实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮,小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到,回答下列问题:图(a)图(b)(1)根据该同学的结果,小车的加速度与钩码的质量成(填“线性”或“非线性”)关系.(2)由图(b)可知,a-m图线不经过原点,可能的原因是.(3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下,小车的加速度与作用力成正比”的结论,并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力,则实验中应采取的改进措施是.钩码的质量应满足的条件是.2.[2017北京丰台二模,21(2)]某物理兴趣小组的同学用图甲所示装置来“验证牛顿第二定律”.同学们在实验中都将砂和小桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小,通过改变小桶中砂的质量改变拉力.为使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,实验中需要平衡摩擦力.图甲①下列器材中不必要．．．的是(填字母代号).A.低压交流电源B.停表C.天平(含砝码)D.刻度尺②下列实验操作中,哪些是正确的(填字母代号).A.调节滑轮的高度,使牵引小车的细线与长木板保持平行B.每次实验,都要先放开小车,再接通打点计时器的电源C.平衡摩擦力时,将悬挂小桶的细线系在小车上D.平衡摩擦力时,让小车后面连着已经穿过打点计时器的纸带③图乙是某同学实验中获得的一条纸带.A、B、C为三个相邻的计数点,若相邻计数点之间的时间间隔为T,A、B间的距离为x1,A、C间的距离为x2,则小车的加速度a= (用字母表达).图乙④图丙是小刚和小芳两位同学在保证小车质量一定时,分别以砂和小桶的总重力mg为横坐标,以小车运动的加速度a为纵坐标,利用各自实验数据作出的a-mg图像.a.由小刚的图像可以得到实验结论: .b.小芳与小刚的图像有较大差异,既不过原点,又发生了弯曲,下列原因分析正确的是(填字母代号).A.图像不过原点,可能是平衡摩擦力时木板倾角过大B.图像不过原点,可能是平衡摩擦力时木板倾角过小C.图像发生弯曲,可能是砂和小桶的质量过大D.图像发生弯曲,可能是小车的质量过大⑤正确平衡摩擦力后,小组中一位同学保持砂和小桶总重力mg不变,通过在小车上增加砝码改变小车质量,进行实验并得到实验数据.处理数据时,他以小车和砝码的总质量M为横坐标,为纵坐标,作出-M关系图像,示意图如图丁所示,发现图线在纵轴上有截距(设为b).该同学进行思考后预测:若将砂和小桶总重力换成另一定值(m+Δm)g,重复上述实验过程,再作出-M图像.两次图像的斜率不同,但截距相同均为b.若牛顿第二定律成立,请通过推导说明该同学的预测是正确的.答案精解精析基础巩固1.C 在该实验中,钩码并不做匀速直线运动,故细线中的拉力并不等于所悬挂钩码的总重力,故A错误;在一定条件下,利用该方案可以验证“物体质量一定时,其加速度与所受的合力成正比”,故B错误;由于实验中用钩码的重力代替细线中的拉力,虽然不知钩码具体质量,但可以通过钩码数量的变化与加速度的关系,反映合外力与加速度的关系,故C正确;木板保持水平,则小车所受合力为F合=nmg-μMg=Ma,故a=-μg,可知a与n的关系依然是线性的,故D错误.2.B 当绳B端挂质量为m的物体时,它带动M加速向右运动,设绳的张力为T,由牛顿第二定律得:mg-T=ma1①,T=Ma1②,①+②得:mg=(M+m)a1,a1=;当B端加力F=mg时,F=Ma2,a2=,因此a1<a2,B项正确.3.答案(1)D (2)BD(3)①②如图所示③在合外力不变时,物体的加速度与质量成反比.解析(1)电磁打点计时器使用4~6 V交流电源.(2)用此装置“研究匀变速直线运动”时,不用消除小车和木板间的摩擦阻力的影响,但必须调整滑轮高度使连接小车的细线与木板平行,保持小车的加速度不变,故A错误、B正确;在利用该装置来“探究物体的加速度a与力F的关系”时,设小车的质量为M,砂和砂桶的总质量为m,线的拉力为F,以整体为研究对象有mg=(m+M)a,解得a=,以小车为研究对象有F=Ma==,可见当M≫m时才有F≈mg,故D正确;平衡摩擦力的方法是将木板带打点计时器的一端适当垫高,这样做的目的是利用小车重力沿木板向下的分力补偿小车运动中所受阻力,即Mg sin θ=μMg cos θ,式子成立与质量无关,故改变质量后不需重新进行平衡,故C错误.(3)①相邻两个计数点间的时间间隔为T,该同学用刻度尺测出A、C间的距离为s1,B、D间的距离为s2,则打B点时小车运动的速度v B=,由a=可求得加速度a==.②根据表中数据在坐标纸中描点、连线.③根据图像分析,得到实验结论:在合外力不变时,物体的加速度与质量成反比.综合提能1.答案(1)非线性(2)存在摩擦力(3)调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力远小于小车的质量解析(1)将图(b)中各点连线,得到的是一条曲线,故a与m的关系是非线性的.(2)由图(b)可知,当钩码质量不为零时,在一定范围内小车加速度仍为零,即细绳对小车的拉力大于某一数值时小车才产生加速度,故可能的原因是存在摩擦力.(3)若将钩码所受重力作为小车所受合力,则应满足三个条件,一是摩擦力被平衡,二是绳平行于轨道平面,此二者可保证绳对车的拉力等于车所受合力,设绳的拉力为T,由mg-T=ma、T=Ma有T=g=,可见当m≪M时才有T≈mg,故第三个条件为m≪M.2.答案①B②AD③④a.小车质量一定时,小车运动的加速度与合外力成正比 b.BC⑤设小车受到的拉力为F,若牛顿第二定律成立,以小车和砝码为研究对象有F=Ma;以砂和小桶为研究对象有mg-Ma=ma,则mg=(M+m)a,即:=M+,由表达式可得,图像的斜率与砂和小桶的总质量有关,截距b是定值,其值为.解析①该实验不需要停表.②实验时要先接通电源,再释放小车,B错.平衡摩擦力时不能将悬挂小桶的细线系在小车上,C错.③Δx=aT2⇒a==.④a.小车质量一定时,小车的加速度与合外力成正比.b.图像不过原点且与横轴相交说明平衡摩擦力不够.图像发生弯曲可能是砂和小桶的质量过大,不能保证M≫m.。

高考物理练习题库10(牛顿第二定律)1.关于牛顿第二定律，正确的说法是( ).【1】(A)物体的质量跟外力成正比，跟加速度成反比(B)加速度的方向一定与合外力的方向一致(C)物体的加速度跟物体所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比(D)由于加速度跟合外力成正比，整块砖的重力加速度一定是半块砖重力加速度的2倍答案:BC2.课本中实验是用以下什么步骤导出牛顿第二定律的结论的( ).【1】(A)同时改变拉力F和小车质量m的大小(B)只改变拉力F的大小，小车的质最m不变(C)只改变小车的质量m，拉力F的大小不变(D)先保持小车质量m不变，研究加速度a与F的关系，再保持F不变，研究a与m的关系，最后导出a与m及F的关系答案:D3.物体静止在光滑的水平桌面上.从某一时刻起用水平恒力F推物体，则在该力刚开始作用的瞬间( ).【1】(A)立即产生加速度，但速度仍然为零(B)立即同时产生加速度和速度(C)速度和加速度均为零(D)立即产生速度，但加速度仍然为零答案:A4.合外力使一个质量是0.5kg的物体A以4m／s2的加速度前进，若这个合外力使物体B产生2.5m／s2的加速度，那么物体B的质量是______kg.【1】答案:0.86.在牛顿第二定律公式F=kma中，比例系数k的数值( ).【2】(A)在任何情况下都等于1(B)是由质量m、加速度a利力F三者的大小所决定的(C)是由质量m、加速度a和力F三者的单位所决定的(D)在国际单位制中一定等于1答案:CD7.用2N的水平力拉一个物体沿水平面运动时，物体可获得1m／s2的加速度；用3N的水平力拉物体沿原地面运动，加速度是2m/s2，那么改用4N的水平力拉物体，物体在原地面上运动的加速度是______m／s2，物体在运动中受滑动摩擦力大小为______N.【2】答案:3,18.一轻质弹簧上端固定，下端挂一重物体，平衡时弹簧伸长4cm，现将重物体向下拉1cm 然后放开，则在刚放开的瞬时，重物体的加速度大小为( ).【1.5】(A)2.5m／s2(B)7.5m／s2(C)10m／s2(D)12.5m／s2答案:A9.力F1单独作用在物体A上时产生的加速度为a1=5m／s2,力F2单独作用在物体A上时产生的加速度为a2=-1m／s2.那么，力F1和F2同时作用在物体A上时产生的加速度a的范围是( ).【1.5】(A)0≤a≤6m／s2B)4m／s2≤a≤5m／s2(C)4m／s2≤a≤6m／s2(D)0≤a≤4m／s2答案:C10.航空母舰上的飞机跑道长度有限.飞机回舰时，机尾有一个钩爪，能钩住舰上的一根弹性钢索，利用弹性钢索的弹力使飞机很快减速.若飞机的质量为M=4.0×103kg，同舰时的速度为v=160m／s，在t=2.0s内速度减为零，弹性钢索对飞机的平均拉力F=______N(飞机与甲板间的摩擦忽略不计).【2】答案:3.2×10511.某人站在升降机内的台秤上，他从台秤的示数看到自己体重减少20％，则此升降机的运动情况是______，加速度的大小是______m／s.(g取10m／s2).【2】答案:匀加速下降或匀减速上升，212.质量为10kg的物体，原来静止在水平面上，当受到水平拉力F后，开始沿直线作匀加速运动，设物体经过时间t位移为s，且s、t的关系为s=2t2，物体所受合外力大小为______N，第4s末的速度是______m／s，4s末撤去拉力F，则物体再经10s停止运动，则F=______N，物体与平面的摩擦因数μ=______(g取10m／s2).【4】答案:40，16，56，0.1613.在粗糙的水平面上，物体在水平推力作用下由静止开始作匀加速直线运动，作用一段时间后，将水平推力逐渐减小到零，则在水平推力逐渐减小到零的过程中( ).【2】(A)物体速度逐渐减小，加速度逐渐减小(B)物体速度逐渐增大，加速度逐渐减小(C)物体速度先增大后减小，加速度先增大后减小(D )物体速度先增大后减小，加速度先减小后增大答案:D14.如图所示，物体P 置于水平面上，用轻细线跨过质量不计的光滑定滑轮连接一个重力G =10N 的重物，物体P 向右运动的加速度为a 1；若细线下端不挂重物，而用F =10N 的力竖直向下拉细线下端，这时物体P 的加速度为a 2，则( ).【2】(A )a 1>a 2 (B )a 1=a 2(C )a 1<a 2 (D )条件不足，无法判断答案:C15.在做“验证牛顿第二定律”的实验时(装置如图所示):【5】(1)下列说法中正确的是( ).(A )平衡运动系统的摩擦力时，应把装砂的小桶通过定滑轮拴在小车上(B )连接砂桶和小车的轻绳应和长木板保持平行(C )平衡摩擦力后，长木板的位置不能移动(D )小车应靠近打点计时器，且应先接通电源再释放小车答案:BCD(2)研究在作用力F 一定时，小车的加速度a 与小车质量M 的关系，某位同学设计的实验步骤如下:(A )用天平称出小车和小桶及内部所装砂子的质量.(B )按图装好实验器材.(C )把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶.(D )将打点计时器接在6V 电压的蓄电池上，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量..(E )保持小桶及其中砂子的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的M 值，重复上述实验.(F )分析每条纸带，测量并计算出加速度的值.(G )作a -M 关系图像，并由图像确定a 、M 关系.①该同学漏掉的重要实验步骤是______，该步骤应排在______步实验之后.②在上述步骤中，有错误的是______，应把______改为______.③在上述步骤中，处理不恰当的是______，应把______改为______.答案:○1平衡摩擦力，B ○2D ，蓄电池，学生电源G ，a -M ,M1a 16.利用上题装置做“验证牛顿第二定律”的实验时:【8】(1)甲同学根据实验数据画出的小车的加速度a 和小车所受拉力F 的图像为右图所示中的直线Ⅰ，乙同学画出的图像为图中的直线.直线Ⅰ、Ⅱ在纵轴或横轴上的截距较大.明显超出了误差范围，下面给出了关于形成这种情况原因的四种解释，其中可能正确的是( ).(A )实验前甲同学没有平衡摩擦力(B )甲同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了(C )实验前乙同学没有平衡摩擦力(D )乙同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了(2)在研究小车的加速度a 和小车的质量M 的关系时，由于始终没有满足M 》m (m 为砂桶及砂桶中砂的质量)的条件，结果得到的图像应是如下图中的图( ).(3)在研究小车的加速度a 和拉力F 的关系时，由于始终没有满足M 》m 的关系，结果应是下图中的图( ).答案:(1)BC (2)D (3)D17.物体在水平地面上受到水平推力的作用，在6s 内力F 的变化和速度v 的变化如图所示，则物体的质量为______kg ，物体与地面的动摩擦因数为______.【3】答案:4，0.02518.如图所示，在固定的光滑水平地面上有质量分别为m A 和m B 的木块A 、B .A 、B 之间用轻质弹簧相连接，用水平向右的外力F 推A ，弹簧稳定后，A 、B 一起向右作匀加速直线运动，加速度为a 以向右为正方向.在弹簧稳定后的某时刻，突然将外力F 撤去，撤去外力的瞬间，木块A 的加速度是a A =______，小块B 的加速度是a B =______.【3】答案:AB m a m ，a 19.长车上载有木箱，木箱与长车接触面间的静摩擦因数为0.25.如长车以v =36km ／h 的速度行驶，长车至少在多大一段距离内刹车，才能使木箱与长车间无滑动(g 取10m ／s 2)?p .27【3】答案:20m20.质量为24kg 的气球，以2m ／s 的速度竖直匀述上升.当升至离地面300m 高处时，从气球上落下一个体积很小(与气球体积相比)、质量为4kg 的物体.试求物体脱离气球5s 后气球距地面的高度(g 取10m ／s 2).【3】答案:335m21.质量为20kg 的物体若用20N 的水平力牵引它，刚好能在水平面上匀速前进.问:若改用50N 拉力、沿与水平方向成37°的夹角向斜上方拉它，使物体由静止出发在水平而上前进2.3m ，它的速度多大?在前进2.3m 时撤去拉力，又经过3s ，物体的速度多大(g 取10m ／s 2)?【5】答案:2.3m /s22.一质量为2kg 的物体放在光滑水平面上，初速度为零.先对物体施加向东的恒力F =8N ，历时1s ，随即把此力改为向西，大小不变历时1s ，接着把此力改为向东，大小不变历时1s ……如此反复，只改变力的方向，共历时4s .在这4s 内，画出此过程的a -t 图和v -t 图，并求这4s 内物体经过的位移.【5】答案:a -t 图、v -t 图，如图.位移为8m23.如图所示，半径分别为r 和R 的圆环竖直叠放(相切)于水平面上，一条公共斜弦过两圆切点且分别与两圆相交于a 、b 两点.在此弦上铺一条光滑轨道，且令一小球从b 点以某一初速度沿轨道向上抛出，设小球穿过切点时不受阻挡.若该小球恰好能上升到a 点，则该小球从b 点运动到a 点所用时间为多少?【5】答案:g)r R 2t +=（ 24.伽利略的题目:如图所示，试证明，质点从竖直平面内的圆环上的各个点沿弦的方向安装的斜面向滑到最低点D 所用的时间都相等，都等于从最高点A 自由下落到最低点D 所用的时间，假设斜面与质点间无摩擦.【3】答案:略25.惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中，这个系统的重要元件之一是加速度计.加速度计的构造原理的示意图如图所示.滑导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一质量为m 的滑块，滑块两侧分别与劲度系数均为k 的弹簧相连，两弹簧的另一端与固定壁相连.滑块原来静止，弹簧处于自然长度.滑块上有指针，可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导.设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离O 点的距离为s ，则这段时间内导弹的加速度( ).(2001年全国高考试题)【3】(A )方向向左，大小为mks (B )方向向右，大小为m ks (C )方向向左，大小为m 2ks (D )方向向右，大小为m 2ks 答案:D26.如图所示，均匀板可绕中点O 转动，两人站在板上时，板恰能水平静止，AO =2BO .若两人在板上同时开始作初速为零的匀加速运动，板仍保持静止，关于人1和人2的运动方向，加速度的大小，下列判断中正确的是( ).【2】(A )相向运动，a 1:a 2=1:4 (B )相背运动,a 1:a 2=2:1(C )相向运动，a 1:a 2=2:1 (D )相背运动，a 1:a 2=4:1答案:BC27.在粗糙水平面上放着一箱子，前面的人用与水平方向成仰角θ1的力F 1拉箱子，同时，后面的人用与水平方向成俯角θ2的推力F 2推箱子，此时箱子的加速度为a .如果撤去推力F 2，则箱子的加速度( ).(1996年全国力学竞赛试题)【4】(A )一定增大 (B )一定减小(C )可能不变 (D )不是增大就是减小，不可能不变答案:C28.如图所示，将金属块m用压缩的轻弹簧卡在一矩形的箱中.在箱的上顶板和下底板装有压力传感器，箱可以沿竖直轨道运动，当箱以a=2.0m／s2的加速度竖直向上作匀减速运动时，上顶板的压力传感器显示的压力为6.0N，下底板的压力传感器显示的压力为10.0N(g取10m／s2).(1)若上顶板压力传感器的示数是下底板压力传感器示数的一半，试判断箱的运动情况.(2)要使上顶板压力传感器的示数为零，箱沿竖直方向运动的情况可能是怎样的?【10】答案:(1)匀速直线运动(2)作向上匀加速或向下匀减速直线运动。