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    高中物理必修一 第四章 专题强化练17 实验:验证牛顿第二定律同步练习

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    人教版 (2019)必修 第一册第四章 运动和力的关系3 牛顿第二定律当堂达标检测题

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    这是一份人教版 (2019)必修 第一册第四章 运动和力的关系3 牛顿第二定律当堂达标检测题,共5页。
    1.某同学利用如图甲所示的实验装置做“探究加速度与力、质量的关系”的实验。
    (1)如图乙为实验中打出的一条纸带的一部分,纸带上标出了连续的5个计数点,依次为A、B、C、D和E,相邻两计数点之间还有4个点没有标出,已知打点计时器所使用的交变电源的频率为50 Hz。由纸带量出相邻的计数点之间的距离分别为xAB=4.22 cm、xBC=4.65 cm、xCD=5.08 cm、xDE=5.49 cm,打点计时器打下C点时,小车的速度大小为______ m/s,小车的加速度大小为______ m/s2。(结果均保留两位有效数字)
    (2)该同学“探究所受合外力不变,小车加速度与质量的关系”时,作出如图丙所示的图像,由图像可知,小车受到的合外力的大小是________ N。
    2.在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,保持小车和砝码的总质量不变,测得小车的加速度a和拉力F的数据如表所示。
    (1)根据表中的数据在如图所示的坐标系中作出a-F图像。
    (2)图像斜率的物理意义是__________________________________________________。
    (3)小车和砝码的总质量为________ kg。
    (4)图线(或延长线)在F轴上的截距的物理意义是
    ________________________________________________________________________
    ________________________________________________________________________。
    3.(2023·日照市高二开学考试)某物理社团应用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系,打点计时器所接交变电源的频率为50 Hz。
    (1)对小车进行补偿阻力时,下列说法正确的是________。
    A.在空沙桶的牵引下,轻推一下小车,使小车做匀速直线运动
    B.每一次都要保证小车从同一位置由静止释放
    C.每改变一次小车的质量,都需要改变垫入的薄木片的高度
    D.改变沙桶内沙的质量,不需要重新改变垫入的薄木片的高度
    (2)保持沙桶的质量不变,通过增加小车中的砝码改变小车的质量M,分别测得小车不同质量时对应的加速度a,数据如下表所示。
    检查时发现漏掉记录其中的一个加速度数据,于是同学们找出对应的纸带如图乙所示,相邻两个计数点间的距离已标在图上(每两个相邻计数点之间还有4个点未画出),测得该纸带对应的加速度a=________ m/s2。
    (3)根据表格中的数据,在图丙上作出小车的加速度a与其质量M之间的关系图线,根据作出的图线________(选填“能”或“不能”)判断小车的加速度a与质量M的定量关系。
    (4)保持小车的质量M不变,通过添加沙桶内沙的质量,分别测得沙与沙桶的质量m以及对应的小车加速度a,作出小车运动的加速度a和所受的拉力F的关系图像如图丁所示。不断增加沙桶内沙的质量,a-F图线明显弯曲,加速度a趋向于________(已知g为重力加速度大小)。
    4.(2022·昆明市高一期末)某同学探究加速度与力的关系的实验装置示意图如图所示,在气垫导轨上安装了一个光电门B,滑块上固定一宽度为d的窄遮光条,由数字计时器可读出遮光条通过光电门的时间。该同学直接用细线跨过定滑轮把滑块和钩码连接起来,每次滑块都从A处由静止释放。
    (1)实验前先调节气垫导轨下面的螺钉,在不挂钩码时,轻轻推动滑块使之恰好能________运动,则说明气垫导轨已经调至水平。
    (2)实验时,该同学首先将滑块从A位置由静止释放,由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间Δt,用刻度尺测量A位置与光电门间的距离L,则滑块的加速度为________。
    (3)该同学通过改变钩码的个数来改变滑块所受的合外力,实验时又测量出所挂钩码的质量m和滑块的质量M,正确操作后,实验得到的加速度a随合外力F变化的关系图像可能是____。
    5.为了探究质量一定时加速度与力的关系,一同学设计了如图甲所示的实验装置。其中M为带滑轮的小车的质量,m为沙和沙桶的质量。(滑轮质量不计)
    (1)实验时,一定要进行的操作是________。
    A.用天平测出沙和沙桶的质量
    B.将带滑轮的长木板右端垫高,以补偿阻力
    C.小车靠近打点计时器,先接通打点计时器的电源,再释放小车,打出一条纸带,同时记录弹簧测力计的示数
    D.改变沙和沙桶的质量,打出几条纸带
    E.为减小误差,实验中一定要保证沙和沙桶的质量m远小于小车的质量M
    (2)该同学在实验中得到如图乙所示的一条纸带(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为横轴,加速度a为纵轴,画出的a-F图像是一条直线,如图丙所示,图线与横轴的夹角为θ,求得图线的斜率为k,则小车的质量为________。
    A.2tan θ B.eq \f(1,tan θ)
    C.k D.eq \f(2,k)
    6.(2023·烟台二中高一期中)某实验小组探究物块加速度a与拉力F的关系的实验装置如图甲所示,物块上方安装有一宽度为d的遮光片,前端安装一力传感器,可显示物块受到的拉力F大小。细线一端连接力传感器,另一端通过定滑轮悬挂钩码,实验中细线始终保持与长木板平行。在长木板上相距为L的A、B两个位置分别安装光电门,能够显示物块通过A、B两位置时的挡光时间。保持物块、遮光片及力传感器的总质量不变,改变所挂钩码的个数,进行多次实验,整个实验过程中长木板始终保持水平。
    (1)某次实验记录,物块由静止释放,先后通过A、B两位置时的挡光时间分别为tA、tB,则物块通过A位置时的速度为________,物块的加速度为________(用题目中所给字母表示);
    (2)该小组通过多次实验,作出a-F图像,得到的图线如图乙所示,该图像不过坐标原点,原因为____________________________,已知物块、遮光片及力传感器的总质量为M,当地的重力加速度为g,则物块与长木板之间的动摩擦因数为________。
    F/N
    0.20
    0.30
    0.40
    0.50
    0.60
    a/(m·s-2)
    0.11
    0.19
    0.29
    0.40
    0.51
    质量M/kg
    0.25
    0.29
    0.33
    0.40
    0.50
    加速度a/(m·s-2)
    0.62
    0.56
    0.40
    0.32

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