2020高考物理復(fù)習(xí) 金版教程 實驗四 驗證牛頓運動定律練習(xí)

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1、限時規(guī)范特訓(xùn) (時間：45分鐘　分值：100分) 1. 在“驗證牛頓運動定律”的實驗中，按實驗要求安裝好器材后，應(yīng)按一定步驟進行實驗，下述操作步驟的安排順序不盡合理，請將合理的順序填寫在下面的橫線上：__________(填字母代號)． A．保持重物的質(zhì)量不變，在小車?yán)锛禹来a，測出加速度，重復(fù)幾次 B．保持小車質(zhì)量不變，改變重物的質(zhì)量，測出加速度，重復(fù)幾次 C．用天平測出小車和重物的質(zhì)量 D．平衡摩擦力，使小車近似做勻速直線運動 E．掛上重物，放進砝碼，接通打點計時器的電源，放開小車，在紙帶上打下一系列的點 F．根據(jù)測量的數(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，最后處理實驗數(shù)據(jù)，合理的操作順序應(yīng)為DCEABF或DCEBAF. 答案：見解析 2. (1)如圖所示為某同學(xué)所安裝的“驗證牛頓第二定律”的實驗裝置，若在圖示狀態(tài)下開始做實驗，請從該同學(xué)的裝置和操作中指出存在的問題或錯誤__________(回答兩條即可)． (2)如圖是(1)中更正后實驗打出的一條紙帶，已知打點計時器的打點周期是0.02 s，求出小車運動加速度的大小為__________ m/s2(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)． 解析：(1)“驗證牛頓第二定律”的實驗中，通過打點計時器測量加速度，而打點計時器需要使用交流電源；小車運動中受到摩擦力，故需要

3、使木板形成斜面平衡摩擦力，小車應(yīng)放在打點計時器左端附近． (2)小車運動的加速度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)放在打點計時器左端附近(任寫兩條即可) (2)4.0 命題分析：“驗證牛頓第二定律”的實驗中，還要注意只有當(dāng)滿足砂和砂桶的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量時，才能使誤差減?。? 3. 某學(xué)生用打點計時器研究小車的勻變速直線運動．電源頻率為50 Hz，實驗時得到一條紙帶如圖所示．他在紙帶上便于測量的地方選取第一個計時點，在這點下標(biāo)明A，之后每隔4個點取一個計數(shù)點，分別標(biāo)明B、C、D、E.測量時發(fā)現(xiàn)B點已模糊不清，于是他測得AC長為14.56

4、cm，CD長為11.15 cm，DE長為13.73 cm.則打C點時小車的瞬時速度大小為__________m/s；小車運動的加速度大小為__________m/s2；AB的距離應(yīng)為__________ cm.(保留三位有效數(shù)字) 解析：打C點時小車的瞬時速度大小等于從打A點到打E點時間內(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“驗證牛頓第二定律”實驗中驗證“作用力一定時，加速度與質(zhì)量成反比”的實驗過程，

5、以下做法中正確的是(　　) A．平衡摩擦力時，應(yīng)將裝砂的小桶用細繩通過定滑輪系在小車上 B．每次改變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力 C．實驗時，先放開小車，再接通電源 D．可以利用天平測出砂桶和砂質(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，使小車的重力沿斜面向下的分力與小車運動所受摩擦力平衡，所以不能將小桶系在小車上，A錯．平衡摩擦力后，小車和板間的動摩擦因數(shù)μ＝tanα，與小車的質(zhì)量無關(guān)，所以改變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力，B正確．實驗時，應(yīng)先接通電源，待打點穩(wěn)定后，放開小車，C錯誤．本實驗是探究作用力一定時，加速度與質(zhì)量成反比，不能直接用公式a

6、＝求加速度，D錯誤． 答案：B 5. [2020·陽江模擬]為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進行實驗．其中G1、G2為兩個光電門，它們與數(shù)字計時器相連，當(dāng)滑行器通過G1、G2光電門時，光束被遮擋的時間Δt1、Δt2都可以被測量并記錄，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．回答下列問題： (1)實驗開始應(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，進行多次實驗，以下 m的取值不合適的一個是__________． A. m＝5 g　　　　　　 B. m＝15 g C. m＝40 g D. m＝400 g (3)在此實驗中，需要測得每一個牽引力對應(yīng)的加速度，求得的加速度的表達式為__________．(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， M應(yīng)能在任意位置靜止不動，或推動M后能使M勻速運動． (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)取下牽引砝碼， M放在任意位置都不動；或取下牽引砝碼，輕推滑行器M，數(shù)字計時器記錄每一個光電門的光束被擋的時間Δt都相等 (2)D　(3)a＝ 6. [2020·南京模擬]某同學(xué)設(shè)計了一個探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m關(guān)系的實驗，圖(a)所示為實驗裝置簡圖．(交流電的頻率為50 Hz) (1)圖(b)所示為某次實驗得到的紙帶，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為__________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及對應(yīng)

9、的數(shù)據(jù)如下表： 實驗次數(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 請在圖所示的坐標(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：見解析