2022年高考物理一輪總復(fù)習(xí) 第三章 牛頓運動定律 實驗4 驗證牛頓第二定律對應(yīng)演練 遷移運用

2022年高考物理一輪總復(fù)習(xí) 第三章 牛頓運動定律 實驗4 驗證牛頓第二定律對應(yīng)演練 遷移運用1(xx·湖北宜昌模擬)某同學(xué)用圖甲所示的實驗裝置驗證牛頓第二定律：(1)通過實驗得到如圖乙所示的a­F圖象，造成這一結(jié)果的原因是：在平衡摩擦力時木板與水平桌面的夾角偏大(選填“偏大”或“偏小”)(2)該同學(xué)在平衡摩擦力后進(jìn)行實驗，實際小車在運動過程中所受的拉力小于砝碼和盤的總重力(填“大于”“小于”或“等于”)，為了便于探究、減小誤差，應(yīng)使小車質(zhì)量M與砝碼和盤的總質(zhì)量m滿足Mm的條件(3)該同學(xué)得到如圖丙所示的紙帶已知打點計時器電源頻率為50 Hz.A、B、C、D、E、F、G是紙帶上7個連續(xù)的點xxDGxAD1.80cm.由此可算出小車的加速度a5.0m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)解析：(1)根據(jù)所給的aF圖象可知，當(dāng)F0時，小車已經(jīng)有了加速度a0，所以肯定是在平衡摩擦力時木板與水平桌面間的傾角偏大造成的(2)根據(jù)牛頓定律，對小車FMa，對砝碼和盤mgFma，解得F<mg，只有當(dāng)Mm時，小車受到的拉力才近似等于mg，從而減少誤差(3)由題圖丙可讀出xAD2.10 cm，xDG3.90 cm，所以xxDGxAD1.80 cm，根據(jù)xat2，解得a5.0 m/s2.2(xx·上海奉賢調(diào)研)用圖甲的裝置“驗證牛頓第二定律”時有兩個“巧妙”的設(shè)計，一是要求小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂和砂桶的質(zhì)量之和；二是對小車要進(jìn)行“平衡摩擦力”操作回答下列問題：(1)實驗要求“小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂和砂桶質(zhì)量之和”的目的是小車所受拉力近似等于砂和砂桶的總重力(2)對小車進(jìn)行“平衡摩擦力”操作時，下列必須進(jìn)行的是AD(填字母序號)A取下砂和砂桶B在空砂桶的牽引下，輕推一下小車，小車能做勻速直線運動C小車拖著穿過打點計時器的紙帶做勻速運動時，打點計時器的電源應(yīng)斷開D把長木板沒有定滑輪的一端墊起適當(dāng)高度(3)在滿足實驗條件下，某同學(xué)得到了如圖乙的圖線(M為小車和砝碼的總質(zhì)量)，圖線在縱軸上截距不為零的原因是長木板傾角過大解析：小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂和砂桶的質(zhì)量之和時，小車和砂桶的加速度很小，此時砂和砂桶的總重力近似等于小車所受拉力，從而驗證小車加速度與合外力的關(guān)系；(2)平衡摩擦力是使小車所受重力沿木板方向分力與小車所受摩擦力平衡，故A、D項正確，B項錯；為確定小車是否為勻速運動，需要通過紙帶上點跡是否均勻來判斷，故C項錯誤；(3)縱截距不為零，即使小車質(zhì)量M非常大時，小車仍有加速度，說明小車不受拉力作用時也具有加速度，因此可以斷定平衡摩擦力時長木板傾角過大3(xx·湖北黃岡模擬)某學(xué)習(xí)小組用圖甲所示的裝置探究加速度與合力的關(guān)系裝置中的鋁箱下端連接紙帶，砂桶中可放置砂子以改變鋁箱所受的外力大小，鋁箱向上運動的加速度a可由打點計時器和紙帶測出現(xiàn)保持鋁箱總質(zhì)量不變，逐漸增大砂桶和砂的總質(zhì)量進(jìn)行多次實驗，得到多組a、F值(F為力傳感器的示數(shù)，等于懸掛滑輪繩子的拉力)，不計滑輪的重力(1)某同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出了a­F關(guān)系圖線如圖乙所示，則由該圖象可得鋁箱總質(zhì)量m0.20_kg，重力加速度g10_m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(2)當(dāng)砂桶和砂的總質(zhì)量M較大導(dǎo)致a較大時，實驗得到的加速度a的值可能是CD.(填選項前的字母)A12.0 m/s2B10.0 m/s2C5.0 m/s2D6.0 m/s2解析：(1)由題意知，輕繩對鋁箱的拉力為，對鋁箱mgma，即aFg，對照aF圖象有得m0.20 kg，g10 m/s2(2)砂桶和砂的總質(zhì)量M越大，系統(tǒng)運動的加速度a也越大，但a一定小于g，故C、D選項正確4如圖甲為“用DIS(位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機)研究加速度和力的關(guān)系”的實驗裝置(1)在該實驗中必須采用控制變量法，應(yīng)保持小車的總質(zhì)量不變，用鉤碼所受的重力作為小車所受的合外力，用DIS測小車的加速度(2)改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測量，在某次實驗中根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)可畫出a­F關(guān)系圖線(如圖乙所示)分析此圖線的OA段可得出的實驗結(jié)論是在質(zhì)量不變的情況下，加速度與合外力成正比此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是CA小車與軌道之間存在摩擦B導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)C所掛鉤碼的總質(zhì)量太大D所用小車的質(zhì)量太大解析：(1)因為要探究“加速度和力的關(guān)系”，所以應(yīng)保持小車的總質(zhì)量不變，鉤碼所受的重力作為小車所受的合外力(2)由于OA段a­F關(guān)系圖線為一傾斜的直線，所以在質(zhì)量不變的條件下，加速度與合外力成正比；由實驗原理：mgMa得：a，而實際上a，可見AB段明顯偏離直線是沒有滿足Mm造成的5(xx·遼寧大連二模)如圖所示的實驗裝置可以驗證牛頓運動定律，小車上固定一個盒子，盒子內(nèi)盛有砂子砂桶的總質(zhì)量(包括桶以及桶內(nèi)砂子質(zhì)量)記為m，小車的總質(zhì)量(包括車、盒子及盒內(nèi)砂子質(zhì)量)記為M.(1)驗證在質(zhì)量不變的情況下，加速度與合力成正比從盒子中取出一些砂子，裝入砂桶中，稱量并記錄砂桶的總重力mg，將該力視為合力F，對應(yīng)的加速度a則從打下的紙帶中計算得出多次改變合力F的大小，每次都會得到一個相應(yīng)的加速度本次實驗中，桶內(nèi)的砂子取自小車中，故系統(tǒng)的總質(zhì)量不變以合力F為橫軸，以加速度a為縱軸，畫出a­F圖象，圖象是一條過原點的直線a­F圖象斜率的物理意義是.你認(rèn)為把砂桶的總重力mg當(dāng)做合力F是否合理？答：合理(選填“合理”或“不合理”)本次實驗中，是否應(yīng)該滿足Mm這樣的條件？答：否(選填“是”或“否”)；理由是因為實驗的研究對象是整個系統(tǒng)，系統(tǒng)受到的合力就等于mg.(2)驗證在合力不變的情況下，加速度與質(zhì)量成反比保持桶內(nèi)砂子質(zhì)量m不變，在盒子內(nèi)添加或去掉一些砂子，驗證加速度與質(zhì)量的關(guān)系本次實驗中，桶內(nèi)的砂子總質(zhì)量不變，故系統(tǒng)所受的合力不變用圖象法處理數(shù)據(jù)時，以加速度a為縱軸，應(yīng)該以Mm的倒數(shù)為橫軸解析：(1)將小車內(nèi)的砂子轉(zhuǎn)移到桶中，就保證了Mm不變，即系統(tǒng)的總質(zhì)量不變，研究對象是整個系統(tǒng)，a，可見a­F圖象斜率的物理意義是，系統(tǒng)的合力就等于所懸掛砂桶的總重力mg，不必滿足Mm這樣的條件(2)向小車內(nèi)添加或去掉部分砂子，是改變系統(tǒng)的總質(zhì)量Mm，而系統(tǒng)的合力仍等于所懸掛砂桶的總重力mg，保證了合力不變