(完整版)牛顿第二定律实验练习题(含答案),推荐文档

2022-07-11 18:03:08   文档大全网     [ 字体: ] [ 阅读: ]

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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



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12两个相同的小车所受拉力分别为F1F2车中所放砝码的质量分别为m1m2,打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为x1x2,则在实验误差允许的范围内,有( ) A.当m1m2F12F2时,x12x2

B.当m1m2F12F2时,x22x1 C.当m12m2F1F2时,x12x2 D.当m12m2F1F2时,x22x1

3.若测得某一物体质量m一定时,aF的有关数据资料如下表所示:



a/(m·s2) 1.98 4.06 5.95 8.12 F/N 1.00 2.00 3.00 4.00



(1)根据表中数据,画出aF图象.



(2)根据图象判定:当m一定时,aF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)(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 1 2 3 4 5 6 7 8 小车加速度

1.90 1.72 1.49 1.25 1.00 0.75 0.50 0.30

a/m·s2 小车质量

0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00 1.67

m/kg 11

4.00 3.45 3.03 2.50 2.00 1.41 1.00 0.60 /kg

m

1

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

m

1

速度a与质量倒数之间的关系式是________________________

m



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G1G2为两个光电门,它们与数字计时器相连,当滑行器通过G1G2光电门时,光束被遮挡的时间Δt1Δt2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 g Bm215 g Cm340 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 ______________________________(Δt1Δt2Dx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-2 F/N

2.01 1.00

2.98 2.00

4.02 3.00

6.00 5.00

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-2 6.0 4.0 2.0 0

1.0

2.0 3.0 4.0F/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.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(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_________________________________________ ②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”)

③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,D项正确.

答案:D

1

2.解析:m1m2F12F2时,由Fma可知,a12a2,再由xat2可得:x12x2,故A正确,B

2111

误;当m12m2F1F2时,a1a2,再由xat2可得:x1x2,故C错误,D正确.

222

答案:AD

3.解析:(1)aF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.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aF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

aa

x3x4x1x2

4T2



[7.727.216.706.19]×1022m/s

16×0.0223.2 m/s2 (2)如图所示,a

1 N 2m



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.




DD

(3)v1v2v22v122ax

Δt1Δt2DD22Δt2Δt1

可得:a.

2x

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Δt都相等 (2)D

DD22Δt2Δt1

(3)a

2x

6. (1) 2)倾角过大 观察图像可以发现,当外力为零 时,加速度a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/(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) ②合理 ③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


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