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题型:填空题
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填空题 · 4 分

12.如图所示的实验装置可以验证牛顿第二定律,小车上固定一个盒子,盒子内盛有砂子.砂桶的总质量(包括桶以及桶内砂子质量)记为m,小车的总质量(包括车、盒子及盒内砂子质量)记为M.验证在质量不变的情况下,加速度与合外力成正比.从盒子中取出一些砂子,装入砂桶中,称量并记录砂桶的总重力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,桶内的砂子取自小车中,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a﹣F图象,图象是一条过原点的直线.

(1)a﹣F图象斜率的物理意义是___________.

(2)你认为把砂桶的总重力mg当作合外力F是否合理?答:___________.(填“合理”或“不合理”)

正确答案

(1) 

(2)合理

解析

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知识点

验证牛顿第二运动定律
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题型:简答题
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简答题 · 14 分

14.在验证牛顿第二定律的实验中,某学习小组使用的实验装置如图所示:

(1) 由于没有打点计时器,该小组让小车由静止开始运动,发生位移,记录时间,则小车的加速度的表达式为=___________。

(2)指出该实验中的一个明显疏漏:_____________。

(3)纠正了疏漏之处后,保持小车的质量不变,改变砂桶与砂的总重力,多次实验,根据得到的数据,在图象中描点(如图所示)。结果发现右侧若干个点明显偏离直线,造成此误差的主要原因是___________。

正确答案

(1) 2x/t2     

(2)  没有平衡摩擦力                  

(3)  C       

(4)g       Mg            

(5)1/k         b/k  

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知识点

验证牛顿第二运动定律
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题型:简答题
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简答题 · 18 分

21.(1)①图示为探究牛顿第二定律的实验装置,该装置由气垫导轨、两个光电门、滑块和沙桶等组成。光电门可以测出滑块分别通过两个光电门的瞬时速度,导轨标尺可以测出两个光电门间的距离,另用天平测出滑块和沙桶的质量分别为M和m.

下面说法正确的是_______(选填字母代号).

A.用该装置可以测出滑块的加速度

B.用该装置探究牛顿第二定律时,要保证拉力近似等于沙桶的重力,因此必须满足m<<M

C.可以用该装置验证机械能守恒定律,但必须满足m<<M

D.可以用该装置探究动能定理,但不必满足m<<M

②某同学采用控制变量法探究牛顿第二定律,在实验中他将沙桶所受的重力作为滑块受到的合外力F,通过往滑块上放置砝码改变滑块的质量M。在实验中他测出了多组数据,并画出了如图所示的图像,图像的纵坐标为滑块的加速度a,但图像的横坐标他忘记标注了。

       

则下列说法正确的是(     )

    A.图像的横坐标可能是F,图像AB段偏离直线的原因是没有满足m<<M

    B.图像的横坐标可能是M,图像AB段偏离直线的原因是没有满足m<<M

    C.图像的横坐标可能是,图像AB段偏离直线的原因是没有满足m<<M

    D.若图像的横坐标是,且没有满足m<<M,图像的AB部分应向虚线上方偏离

(2)某同学利用如图1所示的装置测量当地的重力加速度。实验步骤如下:

    

A.按装置图安装好实验装置;

B.用游标卡尺测量小球的直径d;

C.用米尺测量悬线的长度l;

D.让小球在竖直平面内小角度摆动。当小球经过最低点时开始计时,并计数为0,此后小球每经过最低点一次,依次计数1、2、3……。当数到20时,停止计时,测得时间为t;

E.多次改变悬线长度,对应每个悬线长度,都重复实验步骤C、D;

F.计算出每个悬线长度对应的t 2;

G.以t 2为纵坐标、l为横坐标,作出t 2 - l图线。

结合上述实验,完成下列任务:

①用游标为10分度(测量值可准确到0.1mm)的卡尺测量小球的直径。某次测量的示数如图2所示,读出小球直径d的值为_______cm。

   

②该同学根据实验数据,利用计算机作出t 2 – l图线如图3所示。根据图线拟合得到方程t 2 = 404.0l+3.5。由此可以得出当地的重力加速度g =___________m/s2。(取π 2 = 9.86,结果保留3位有效数字)

③从理论上分析图线没有过坐标原点的原因,下列分析正确的是(     )

A.不应在小球经过最低点时开始计时,应该在小球运动到最高点开始计时;

B.开始计时后,不应记录小球经过最低点的次数,而应记录小球做全振动的次数;

C.不应作t 2 – l图线,而应作t– l图线;

D.不应作t 2 – l图线,而应作t 2 –(l+d)图线。

正确答案

(1)①AB  ;②AC

(2)①1.25; ②9.76 ;③D

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验证牛顿第二运动定律用单摆测定重力加速度
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题型:简答题
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简答题 · 12 分

22.实验时,为平衡摩擦力,以下操作正确的是

A连着砂桶,适当调整木板右端的高度,直到小车被轻推后沿木板匀速运动

B取下砂桶,适当调整木板右端的高度,直到小车被轻推后沿木板匀速运动

C取下砂桶,适当调整木板右端的高度,直到小车缓慢沿木板做直线运动

23.图乙是实验中得到的一条纸带,已知相邻计数点间还有四个点未画出,打点计时器所用电源频率为50Hz,由此可求出小车的加速度a=________m/s2(计算结果保留三位有效数字)。

24.一组同学在保持木板水平时,研究小车质量一定的情况下加速度a与合外力F的关系,得到如图丙中①所示的a-F图线。则小车运动时受到的摩擦力f=_______N;小车质量M=_______kg。若该小组正确完成了步骤(1),得到的aF图线应该是图丙中的     (填“②”、“③”或“④”)。

第(1)小题正确答案及相关解析

正确答案

B
第(2)小题正确答案及相关解析

正确答案

(2)1.60(1.58~1.62均可);

第(3)小题正确答案及相关解析

正确答案

(3)0.10,0.20,②

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题型:简答题
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简答题 · 6 分

22. 某同学用图(a)所示的实验装置验证牛顿第二定律:

(1)通过实验得到如图(b)所示的a—F图象,造成这一结果的原因是:在平衡摩擦力时木板与水平桌面的倾角(          )(填“偏大”或“偏小”)。

(2)该同学在平衡摩擦力后进行实验,为了便于探究、减小误差,应使小车质量M与砝码和盘的总质量m满足(               ) 的条件

(3)该同学得到如图(c)所示的纸带。已知打点计时器电源频率为50Hz. A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个计数点,两计数点之间还有四个点未画出。由此可算出小车的加速度a = (       )m/s2(保留两位有效数字)。

正确答案

(1)偏大 

 (2)M》m   

(3)0.20

解析

(1)图中当F=0时,a≠0.也就是说当绳子上没有拉力时,小车的加速度不为0,说明小车的摩擦力小于重力的分力,所以原因是平衡摩擦力时角度过大;

(2)根据牛顿第二定律得,,解得

则绳子的拉力,知当砝码总质量远小于滑块质量时,滑块所受的拉力等于砝码的总重力,所以应满足的条件是砝码的总质量远小于滑块的质量。

 

知识点

验证牛顿第二运动定律
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题型:填空题
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填空题 · 11 分

23.气垫导轨的原理是利用从导轨表面小孔喷出的压缩空气,在滑块与导轨之间形成很薄的空气膜,使滑块与导轨不直接接触。因此在实验中滑块的运动可以近似看成无摩擦运动。如图是简化的气垫导轨的示意图。

某同学在验证牛顿第二定律实验中,在气垫导轨末端固定一个光电门,滑块上有一遮光板,宽板为△L(△L很小),光电门可记录遮光板经过光电门时的遮光时间△t,实验操作和处理如下:

(1)把导轨的一端用一块木块垫起,使滑块从导轨的顶端由静止滑下,遮光板经过光电门的时间△t1,滑块经过光电门时的速度v1= _______ 。

(2)保持滑块的质量一定,在导轨的一端分别垫二块、三块……相同的木块,滑块每次从同一位置滑下,并测出经过光电门的速度v0当分别垫一块和三块木块时,滑块所受合外力之比为______。

(3)只要验证v2与合外力F成_______比(填“正”或“反”)的关系,即可验证当质量不变时a与F成正比。

(4)导轨一端垫四块木块时,滑块质量为m,滑块所受合外力为F0要保证F不变,导轨一端垫两块木块时,滑块质量为_______。

正确答案

(1) (2)1:3  (3)正  (4)2m

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验证牛顿第二运动定律
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题型:填空题
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填空题 · 6 分

22.有下面三个高中物理课本力学实验:A.验证牛顿第二定律;B.探究合外力做功与动能变化的关系;C.验证机械能守恒定律。在这三个实验中:(选填前面的字母)

(1)需要平衡摩擦力的是______。

(2)需要使用天平测量物体质量的是_______ 。

(3)需要使用打点计时器的是_______。

正确答案

(1)AB  (2) A  (3)ABC

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验证牛顿第二运动定律验证机械能守恒定律探究功与速度变化的关系
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题型:简答题
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简答题 · 6 分

22. 某同学用图(a)所示的实验装置验证牛顿第二定律:

(1)通过实验得到如图(b)所示的a—F图象,造成这一结果的原因是:在平衡摩擦力时木板与水平桌面的倾角 (         )(填“偏大”或“偏小”)。

(2)该同学在平衡摩擦力后进行实验,为了便于探究、减小误差,应使小车质量M与砝码和盘的总质量m满足(         ) 的条件

(3)该同学得到如图(c)所示的纸带。已知打点计时器电源频率为50Hz. A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个计数点,两计数点之间还有四个点未画出。由此可算出小车的加速度a = (         )m/s2

(保留两位有效数字)。

正确答案

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验证牛顿第二运动定律
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题型:填空题
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填空题 · 5 分

22.某同学在实验室用如图甲所示的装置来研究牛顿第二定律和有关做功的问题。

(1)在此实验中,此同学先接通计时器的电源(频率为50Hz),再放开纸带,如图乙是在m=100g,M=1kg情况下打出的一条纸带,O为起点,A、B、C为三个相邻的计数点,相邻的计数点之间有四个点没有标出,有关数据如图所示,其中sA=42.05cm,sB=51.55cm,sC=62.00cm,则小车的加速度为a=___________m/s2,打B点时小车的速度vB=_______m/s(保留2位有效数字)

(2)一组同学在做探究加速度与质量的关系实验时,保持沙和沙桶的质量一定,改变小车及车中砝码的质量,测出相应的加速度,采用图像法处理数据。为了比较容易地检查出加速度a与质量M的关系,应该作a与_______的关系图像。

(3)在此实验中,要验证沙和沙桶以及小车的系统机械能守恒,实验数据应满足的关系是_________________________。(用上题的符号表示,不要求计算结果)。

正确答案

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验证牛顿第二运动定律
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题型:填空题
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填空题 · 6 分

22.用下图所示的实验装置来验证牛顿第二定律

(1)为消除摩擦力的影响,实验前平衡摩擦力的具体操作为:取下______并把纸袋穿过打点计时器的限位孔,把木板不带滑轮的一端适当垫高并反复调节,直到轻推小车后,小车能沿木板做匀速直线运动。

(2)某次实验测得的数据如下表所示。根据这些数据在坐标图中描点并作出图线

(3)从图线求得合力大小为_______N(计算结果保留两位有效数字)。

正确答案

(1)砂桶 

(2) 图象

(3)0.28-0.32N

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验证牛顿第二运动定律
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