2020高考物理復(fù)習(xí) 金版教程 實(shí)驗(yàn)四 驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律練習(xí)

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1、限時(shí)規(guī)范特訓(xùn) (時(shí)間：45分鐘　分值：100分) 1. 在“驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律”的實(shí)驗(yàn)中，按實(shí)驗(yàn)要求安裝好器材后，應(yīng)按一定步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，下述操作步驟的安排順序不盡合理，請(qǐng)將合理的順序填寫在下面的橫線上：__________(填字母代號(hào))． A．保持重物的質(zhì)量不變，在小車?yán)锛禹来a，測(cè)出加速度，重復(fù)幾次 B．保持小車質(zhì)量不變，改變重物的質(zhì)量，測(cè)出加速度，重復(fù)幾次 C．用天平測(cè)出小車和重物的質(zhì)量 D．平衡摩擦力，使小車近似做勻速直線運(yùn)動(dòng) E．掛上重物，放進(jìn)砝碼，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，放開(kāi)小車，在紙帶上打下一系列的點(diǎn) F．根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)，分別畫出a－F和a－圖線 解析：利用控制變量法

2、和逐差法分析紙帶求加速度，最后處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，合理的操作順序應(yīng)為DCEABF或DCEBAF. 答案：見(jiàn)解析 2. (1)如圖所示為某同學(xué)所安裝的“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)裝置，若在圖示狀態(tài)下開(kāi)始做實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)從該同學(xué)的裝置和操作中指出存在的問(wèn)題或錯(cuò)誤__________(回答兩條即可)． (2)如圖是(1)中更正后實(shí)驗(yàn)打出的一條紙帶，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期是0.02 s，求出小車運(yùn)動(dòng)加速度的大小為_(kāi)_________ m/s2(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)． 解析：(1)“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量加速度，而打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需要使用交流電源；小車運(yùn)動(dòng)中受到摩擦力，故需要

3、使木板形成斜面平衡摩擦力，小車應(yīng)放在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器左端附近． (2)小車運(yùn)動(dòng)的加速度a＝＝4.0 m/s2. 答案：(1)用交流電源；木板右側(cè)墊起以平衡摩擦力；小車應(yīng)放在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器左端附近(任寫兩條即可) (2)4.0 命題分析：“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)中，還要注意只有當(dāng)滿足砂和砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量時(shí)，才能使誤差減?。? 3. 某學(xué)生用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究小車的勻變速直線運(yùn)動(dòng)．電源頻率為50 Hz，實(shí)驗(yàn)時(shí)得到一條紙帶如圖所示．他在紙帶上便于測(cè)量的地方選取第一個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)，在這點(diǎn)下標(biāo)明A，之后每隔4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，分別標(biāo)明B、C、D、E.測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)B點(diǎn)已模糊不清，于是他測(cè)得AC長(zhǎng)為14.56

4、cm，CD長(zhǎng)為11.15 cm，DE長(zhǎng)為13.73 cm.則打C點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小為_(kāi)_________m/s；小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小為_(kāi)_________m/s2；AB的距離應(yīng)為_(kāi)_________ cm.(保留三位有效數(shù)字) 解析：打C點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小等于從打A點(diǎn)到打E點(diǎn)時(shí)間內(nèi)小車的平均速度，即vC＝＝＝0.986 m/s，根據(jù)Δx＝aT2得a＝＝2.58 m/s2；根據(jù)xDE－xAB＝3aΔt2得 xAB＝xDE－3aΔt2＝5.99 cm. 答案：0.986　2.58　5.99 4. 關(guān)于“驗(yàn)證牛頓第二定律”實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證“作用力一定時(shí)，加速度與質(zhì)量成反比”的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，

5、以下做法中正確的是(　　) A．平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將裝砂的小桶用細(xì)繩通過(guò)定滑輪系在小車上 B．每次改變小車的質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力 C．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開(kāi)小車，再接通電源 D．可以利用天平測(cè)出砂桶和砂質(zhì)量 m和小車質(zhì)量M，直接用公式a＝求出加速度 解析：平衡摩擦力時(shí)，使小車的重力沿斜面向下的分力與小車運(yùn)動(dòng)所受摩擦力平衡，所以不能將小桶系在小車上，A錯(cuò)．平衡摩擦力后，小車和板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝tanα，與小車的質(zhì)量無(wú)關(guān)，所以改變小車的質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力，B正確．實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后，放開(kāi)小車，C錯(cuò)誤．本實(shí)驗(yàn)是探究作用力一定時(shí)，加速度與質(zhì)量成反比，不能直接用公式a

6、＝求加速度，D錯(cuò)誤． 答案：B 5. [2020·陽(yáng)江模擬]為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．其中G1、G2為兩個(gè)光電門，它們與數(shù)字計(jì)時(shí)器相連，當(dāng)滑行器通過(guò)G1、G2光電門時(shí)，光束被遮擋的時(shí)間Δt1、Δt2都可以被測(cè)量并記錄，滑行器連同上面固定的一條形擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片寬度為D，光電門間距離為x，牽引砝碼的質(zhì)量為 m．回答下列問(wèn)題： (1)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，使氣墊導(dǎo)軌水平，在不增加其他儀器的情況下，如何判定調(diào)節(jié)是否到位？ 答： __________________________________________________

7、 __________________________________________________________. (2)若取M＝0.4 kg，改變 m的值，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，以下 m的取值不合適的一個(gè)是__________． A. m＝5 g　　　　　　 B. m＝15 g C. m＝40 g D. m＝400 g (3)在此實(shí)驗(yàn)中，需要測(cè)得每一個(gè)牽引力對(duì)應(yīng)的加速度，求得的加速度的表達(dá)式為_(kāi)_________．(用Δt1、Δt2、D、x表示) 解析：(1)如果氣墊導(dǎo)軌水平，則不掛砝碼時(shí)， M應(yīng)能在任意位置靜止不動(dòng)，或推動(dòng)M后能使M勻速運(yùn)動(dòng)． (2)應(yīng)滿足M? m，故 m＝40

8、0 g不合適． (3)由v1＝，v2＝，v－v＝2ax 可得：a＝. 答案：(1)取下?tīng)恳来a， M放在任意位置都不動(dòng)；或取下?tīng)恳来a，輕推滑行器M，數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄每一個(gè)光電門的光束被擋的時(shí)間Δt都相等 (2)D　(3)a＝ 6. [2020·南京模擬]某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，圖(a)所示為實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖．(交流電的頻率為50 Hz) (1)圖(b)所示為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為_(kāi)_________m/s2.(保留兩位有效數(shù)字) (2)保持砂和砂桶質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量 m，分別得到小車加速度a與質(zhì)量 m及對(duì)應(yīng)

9、的數(shù)據(jù)如下表： 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 1 2 3 4 5 6 7 8 小車加速度 a/m·s－2 1.90 1.72 1.49 1.25 1.00 0.75 0.50 0.30 小車質(zhì)量 m/kg 0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00 1.67 /kg－1 4.00 3.45 3.03 2.50 2.00 1.41 1.00 0.60 請(qǐng)?jiān)趫D所示的坐標(biāo)紙中畫出a－圖線，并由圖線求出小車加速度a與質(zhì)量倒數(shù)之間的關(guān)系式是__________． 解析：(1)由逐差法得 a＝＝ ＝×10－2 m/s2≈3.2 m/s2 (2)如圖所示 由圖知斜率k＝0.5，即保持拉力F＝0.5 N， 所以a＝＝. 答案：見(jiàn)解析