考点9　实验：验证牛顿第二定—2021届高考物理总复习考点检测

考点9　实验：验证牛顿第二定律 题组一　基础与经典题 1．某实验小组探究小车的加速度与质量和合外力的关系时，用了图a所示的装置，设小车及砝码的质量为M，砂和砂桶的质量为m，则： (1)本实验采用的实验方法是________。 A．控制变量法 B．转换法 C．理想实验法 D．等效替代法 (2)下列操作与说法正确的是________。 A．实验时，先放开小车，后接通电源 B．平衡摩擦力时，应将砂桶用细绳绕过定滑轮系在小车上 C．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力 D．在满足m≪M时，绳拉力近似等于砂和砂桶的重力 (3)实验得到如图b所示的一条纸带，相邻两计数点的时间间隔为T，B、C间距为s2，D、E间距为s4，则小车加速度的表达式a＝________(用T、s2、s4表示)。 答案　(1)A　(2)CD　(3) 解析　(1)为了探究小车的加速度与质量和合外力之间的定量关系，可以在小车质量一定的情况下，探究小车的加速度与合外力的关系；再在小车受力一定的情况下，探究小车的加速度与其质量的关系；最后归纳出加速度与合外力、质量之间的关系，这样的物理方法称为控制变量法，故选A。 (2)实验时，应先接通打点计时器的电源，再放开小车，由于小车运动得较快，若先放开小车，再接通打点计时器电源，可能会使打在纸带上的点较少，不利于数据的采集和处理，同时要求开始时小车要靠近打点计时器，故A错误；平衡摩擦力时，应将细绳从小车上拿去，轻轻推动小车，使小车拖着纸带沿木板运动，通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否做匀速运动，故B错误；每次改变小车的质量时，小车的重力沿斜面的分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力，故C正确；依据牛顿第二定律，当满足m≪M时，绳的拉力才近似等于砂和砂桶的重力，故D正确。 (3)根据逐差法得：s4－s2＝2aT2，解得a＝。 2.在“探究加速度与力的关系”实验中，某小组设计了如图所示的实验装置。图中上下两层前端均固定有光滑滑轮，两相同小车前端各系一条细线，细线跨过定滑轮并挂上一个砝码盘，盘中可放砝码，小车Ⅱ所挂砝码和砝码盘的总质量是小车Ⅰ所挂砝码和砝码盘总质量的两倍。将砝码和砝码盘的总重力作为小车所受合外力，两小车尾部各系一条细线连到控制装置上，实验时通过控制装置使两小车同时开始运动，按下装置两小车同时立即停止。某次实验时小车Ⅰ的位移为s1，小车Ⅱ的位移为