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高中 | 牛顿第二定律的理解题目答案及解析如下,仅供参考!
必修1
第四章 牛顿运动定律
4.3 牛顿第二定律
牛顿第二定律的理解
某小组探究“物体加速度与质量、力的关系”。实验装置如图$1$所示。

关于该实验操作,下列说法正确的是$(\quad\ \ \ \ )$
挂小质量的槽码用以补偿小车运动过程中受到的阻力
","小车内要装钩码以增大小车质量,需重新补偿阻力
","调节定滑轮的高度,使牵引小车的细线与木板平行
","操作中,若先释放小车再接通电源,得到的纸带一定不可用
"]$\rm A$.挂小质量的槽码使小车做加速运动,在木板下垫木块用来补偿小车运动过程中受到的阻力,故$\rm A$错误;
$\rm B$.根据$(M+m)g\sin\theta=\mu (M+m)g\cos \theta$
解得$g\sin \theta=\mu g\cos \theta$
小车内要装钩码以增大小车质量,不需重新补偿阻力,只要保证倾角$\theta$不变即可,故$\rm B$错误;
$\rm C$.调节定滑轮的高度,使牵引小车的细线与木板平行,故$\rm C$正确;
$\rm D$.操作中,若先释放小车再接通电源,得到的纸带若点迹足够多,可以用该纸带求小车的速度和加速度,故$\rm D$错误。
故选:$\rm C$。
某次操作得到了一条纸带如图$2$所示,纸带上各相邻计数点间均有四个点迹,电源频率为$50\;\rm Hz$。根据纸带上所给的数据,计时器在打下计数点$C$时小车的速度大小$v_{C}=$ $\;\rm m/s$,小车的加速度大小$a=$ $\;\rm m/s^{2}$。(计算结果均保留两位有效数字)。若小车质量为$M$,槽码质量为$m$,则此条纸带的结果 (填“能”或“不能”)用$a=\dfrac{mg}{M}$验证实验结论。

计数点之间的时间间隔为$T= \dfrac{1}{50} \times 5\;\rm \text{s}=0.1\;\rm \text{s}$
计时器在打下计数点$C$时小车的速度大小为$v_{C}=\dfrac{(4.35+6.33) \times 10^{- 2}}{0.1 \times 2}\ \text{m/s}=0.53\;\rm \text{m/s}$
小车的加速度大小为$a=\dfrac{\left( 8.34+6.33 \right) \times 10^{- 2}-\left( 4.35+2.33 \right) \times 10^{- 2}}{{0.2}^{2}}\;\rm \text{m/s}^{2}=2.0\;\rm \text{m/s}^{2}$
根据牛顿第二定律得$mg=(M+m)a$
解得$a=\dfrac{mg}{M+m}$,不能用$a=\dfrac{mg}{M}$验证实验结论。
保持槽码质量(远远小于小车和钩码总质量)不变,多次改变小车上钩码的质量,测得多组加速度$a$及对应小车上钩码的质量$m$,作出$\dfrac{1}{a}- m$图像如图$3$所示,图中直线的斜率为$k$,纵轴上的截距为$p$,若满足牛顿第二定律,则小车的质量为 (用$p$、$k$字母表示)。

设槽码质量为$m_{0}$,根据牛顿第二定律得$m_{0}g=(m_{0}+M+m)a$
解得$\dfrac{1}{a}=\dfrac{1}{m_{0}g}m+\dfrac{m_{0}+M}{m_{0}g}$
斜率为$k=\dfrac{1}{m_{0}g}$,截距为$p=\dfrac{m_{0}+M}{m_{0}g}$
解得$M=\dfrac{p}{k}-\dfrac{1}{kg}$
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