2019屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時作業(yè)15 驗證牛頓運動定律.doc

課時作業(yè)(十五)驗證牛頓運動定律 基礎(chǔ)訓(xùn)練1某同學(xué)做“探究加速度與力的關(guān)系”的實驗，實驗的探究對象是鋁塊(質(zhì)量小于砂桶的質(zhì)量)，在靜止釋放輕繩前，裝置如圖甲所示：(1)該同學(xué)在實驗操作中有兩處明顯錯誤，分別是_和_(2)糾錯后開始實驗：保持鋁塊的質(zhì)量m不變，通過在砂桶中添加砂來改變對鋁塊的拉力；每次釋放輕繩，由力傳感器可測得拉力的大小F，由紙帶上打出的點可算出對應(yīng)加速度的大小a；已知重力加速度為g.該同學(xué)根據(jù)多組實驗數(shù)據(jù)畫出如圖乙所示的一條過坐標(biāo)原點的直線，他標(biāo)注縱軸為加速度a，但忘記標(biāo)注橫軸，你認為橫軸代表的物理量是_(用所給的字母表示)(3)若把力傳感器裝在右側(cè)輕繩上，則實驗的誤差會更_(填“大”或“小”)(4)本裝置還可用來做_的實驗(只填一個)答案：見解析解析：(1)該同學(xué)在實驗操作中有兩處明顯錯誤，分別是：打點計時器錯接在直流電源上；要進行打點的紙帶留得太短(2)鋁塊受重力mg和拉力F，所以鋁塊的合力F合Fmg，所以橫軸代表的物理量是Fmg.(3)由于滑輪的摩擦，若把力傳感器裝在右側(cè)輕繩上，則實驗的誤差會更大(4)本裝置還可用來做探究動能定理(或驗證機械能守恒定律或探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系)的實驗2某課外活動小組設(shè)計了如圖甲所示的實驗來測量小物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)如圖甲所示，位移傳感器與電腦相連后固定于傾角為30的斜面底端，已知位移傳感器可以測量小物塊與傳感器的間距x并通過數(shù)據(jù)線輸入電腦，現(xiàn)用小錘打擊置于斜面頂端的小物塊，使之沿斜面下滑，以x為縱軸，以時間t為橫軸，得到如圖乙所示的xt圖象(1)小物塊的加速度大小為_(2)為了計算得到小物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)，是否需要測量小物塊的質(zhì)量_(填“需要”或“不需要”)，小物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為_(已知重力加速度取g10 m/s2)(3)理論上，乙圖的中應(yīng)填入的數(shù)據(jù)為_答案：(1)2.5 m/s2(2)不需要(3)20解析：(1)由圖象可知，連續(xù)相等時間位移差為定值，均為10 cm，由xaT2，解得a2.5 m/s2；(2)由圖象可知，小物塊做減速運動，由牛頓第二定律mgcos mgsin ma，化簡得：agcos gsin ，故不需要測量質(zhì)量，代入數(shù)據(jù)解得：；(3)由圖象可知，初速度v2 m/s，小物塊減速過程的位移x0.8 m，故小物塊與傳感器間距不變時間距大小為100 cm80 cm20 cm.故縱軸應(yīng)填入的數(shù)據(jù)是20.3(2018云南十一校調(diào)研)如圖甲所示，力傳感器A與計算機相連接，可獲得力隨時間變化的規(guī)律，將力傳感器固定在水平桌面上，測力端通過輕質(zhì)細繩與一滑塊相連，調(diào)節(jié)傳感器高度使細繩水平，滑塊放在較長的小車上，滑塊的質(zhì)量m1.5 kg，小車的質(zhì)量為M1.65 kg.一根輕質(zhì)細繩跨過光滑的輕質(zhì)滑輪，其一端連接小車，另一端系一只空砂桶，調(diào)節(jié)滑輪使桌面上部細繩水平，整個裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)現(xiàn)打開傳感器，同時緩慢向砂桶里倒入砂，當(dāng)小車剛好開始運動時，立即停止倒砂若力傳感器采集的Ft圖象如圖乙所示，重力加速度取g10 m/s2，則：(1)滑塊與小車間的動摩擦因數(shù)_；若忽略小車與水平桌面間的摩擦，小車穩(wěn)定運動時加速度大小a_ m/s2.(2)若實驗中傳感器測力端與滑塊間的細繩不水平，左端略低一些，由此而引起的動摩擦因數(shù)的測量結(jié)果_(填“偏大”或“偏小”)答案：(1)0.20.25(2)偏大解析：(1)根據(jù)題圖乙所示的圖象可知，滑塊所受的滑動摩擦力為Ff3.0 N，滑塊與小車之間的正壓力FNmg1.510 N15 N由FfFN，解得0.2.根據(jù)題圖乙可知小車所受拉力等于砂桶和砂的重力mg3.5 N，砂桶和砂的質(zhì)量m0.35 kg.若忽略小車與水平桌面間的摩擦，對小車和砂桶、砂整體，由牛頓第二定律得mgFf(mM)a，解得小車穩(wěn)定運動時加速度大小a0.25 m/s2.(2)若實驗中傳感器測力端與滑塊間的細繩不水平，左端略低一些，滑塊與小車之間的正壓力FN大于重力mg，由此而引起的動摩擦因數(shù)的測量結(jié)果偏大4(2018湖北荊門一模)某研究學(xué)習(xí)小組用如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m不變，逐漸增大砂桶和砂的總質(zhì)量進行多次實驗，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)畫出了如圖乙所示的aF關(guān)系圖象，則由該圖象可得鋁箱總質(zhì)量m_kg，重力加速度g_ 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)量較大導(dǎo)致a較大時，圖線_(填選項前的字母)A偏向縱軸 B偏向橫軸C斜率逐漸減小 D斜率不變答案：(1)0.259.8(2)D解析：(1)對鋁箱分析，有FTmgma，對滑輪有F2FT，聯(lián)立可得aFg，可知圖線的斜率k kg1，解得m0.25 kg，縱軸截距g9.8 m/s2，解得g9.8 m/s2.(2)圖線的斜率k保持不變，為定值，可知當(dāng)砂桶和砂的總質(zhì)量較大時，圖線的斜率不變，故選D.能力提升5(2018甘肅酒泉一模)物理小組在一次探究活動中測量滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù)，實驗裝置如圖甲所示，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端裝有定滑輪；木板上有一滑塊，其一端與打點計時器的紙帶相連，另一端通過跨過定滑輪的細線與托盤連接打點計時器使用的交流電源的頻率為50 Hz.開始實驗時，在托盤中放入適量砝碼，滑塊開始做勻加速運動，在紙帶上打出一系列小點(1)圖乙給出的是實驗中該同學(xué)得到的一條較為理想的紙帶，從清晰的A點開始，每隔4個點取一計數(shù)點(中間4個點沒畫出)，分別記為B、C、D、E、F、G，由此紙帶可得到此次實驗滑塊的加速度a_ m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(2)為測量動摩擦因數(shù)，下列物理量中還應(yīng)測量的有_(填入所選物理量前的字母)A木板的長度l B木板的質(zhì)量m1C滑塊的質(zhì)量m2 D托盤和砝碼的總質(zhì)量m3E滑塊運動的時間t(3)滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)_(用所測物理量的字母表示，重力加速度為g)，與真實值相比，測得的動摩擦因數(shù)_(填“偏大”或“偏小”)答案：(1)0.48(2)CD(3)偏大解析：(1)根據(jù)a，運用逐差法可得a102 m/s20.48 m/s2.(2)以系統(tǒng)為研究對象，由牛頓第二定律得m3gf(m2m3)a，滑動摩擦力fm2g，解得.要測量動摩擦因數(shù)，則需要測出：滑塊的質(zhì)量m2、托盤和砝碼的總質(zhì)量m3，故C、D正確(3)由(2)可知，動摩擦因數(shù)的表達式為，由于存在限位孔與紙帶的摩擦等，因此導(dǎo)致測得的動摩擦因數(shù)偏大6(2018江西八校聯(lián)考)為了探究質(zhì)量一定時加速度與力的關(guān)系，一同學(xué)設(shè)計了如圖所示的實驗裝置其中M為帶滑輪的小車的質(zhì)量，m為砂和砂桶的質(zhì)量(滑輪質(zhì)量不計)(1)實驗時，一定要進行的操作是_A用天平測出砂和砂桶的質(zhì)量B將帶滑輪的長木板右端墊高，以平衡摩擦力C小車靠近打點計時器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時記錄彈簧測力計的示數(shù)D改變砂和砂桶的質(zhì)量，打出幾條紙帶E為減小誤差，實驗中一定要保證砂和砂桶的質(zhì)量m遠小于小車的質(zhì)量M(2)該同學(xué)在實驗中得到如圖所示的一條紙帶(兩計數(shù)點間還有兩個點沒有畫出)，已知打點計時器采用的是頻率為50 Hz的交流電，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度為_m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)以彈簧測力計的示數(shù)F為橫坐標(biāo)，加速度為縱坐標(biāo)，畫出的aF圖象是一條直線，圖線與橫坐標(biāo)的夾角為，求得圖線的斜率為k，則小車的質(zhì)量為_A2tan B. Ck D.答案：(1)BCD (2)1.3 (3)D解析：(1)由實驗原理圖可以看出，由彈簧測力計的示數(shù)可得到小車所受的合外力的大小，故不需要測砂和砂桶的質(zhì)量，也不需要保證砂和砂桶的質(zhì)量m遠小于小車的質(zhì)量M，A、E錯；為保證繩上拉力提供合外力，必須平衡摩擦力，B對；小車應(yīng)靠近打點計時器，先接通電源，再釋放小車，同時讀出彈簧測力計的示數(shù)，C對；為了多測幾組數(shù)據(jù)，需改變砂和砂桶的質(zhì)量多做幾次實驗，D對(2)由逐差法可得：小車的加速度a，將T3 s0.06 s代入可得a1.3 m/s2.(3)由題圖結(jié)合牛頓第二定律，有2FMa，得aF則圖象斜率k，得小車的質(zhì)量M，故A、B、C錯，D對7(2018湖南長沙模擬)甲、乙兩同學(xué)均設(shè)計了測動摩擦因數(shù)的實驗已知重力加速度為g.甲(1)甲同學(xué)所設(shè)計的實驗裝置如圖甲所示其中A為一質(zhì)量為M的長直木板，B為木板上放置的質(zhì)量為m的物塊，C為物塊右端連接的一輕質(zhì)彈簧測力計實驗時用力將A從B的下方抽出，通過C的讀數(shù)F1即可測出動摩擦因數(shù)則該設(shè)計能測出_(填“A與B”或“A與地面”)之間的動摩擦因數(shù)，其表達式為_(2)乙同學(xué)的設(shè)計如圖乙所示他在一端帶有定滑輪的長木板上固定有A、B兩個光電門，與光電門相連的計時器可以顯示帶有遮光片的物塊在其間的運動時間，與跨過定滑輪的輕質(zhì)細繩相連的輕質(zhì)測力計能顯示掛鉤處所受的拉力實驗時，多次改變砂桶中砂的質(zhì)量，每次都讓物塊從靠近光電門A處由靜止開始運動，讀出多組測力計示數(shù)F及對應(yīng)的物塊在兩光電門之間的運動時間t.在坐標(biāo)系中作出F的圖線如圖丙所示，圖線的斜率為k，與縱軸的截距為b，與橫軸的截距為c.因乙同學(xué)不能測出小車質(zhì)量，故該同學(xué)還應(yīng)該測出的物理量為_根據(jù)該測量物理量及圖線信息可知物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)表達式為_ 乙丙答案：(1)A與B (2)光電門A、B之間的距離x 解析：(1)當(dāng)A達到穩(wěn)定狀態(tài)時B處于靜止?fàn)顟B(tài)，彈簧測力計的讀數(shù)F與B所受的滑動摩擦力Ff大小相等，B對木板A的壓力大小等于B的重力mg，由FfFN得，由從C上讀取F1，則可求得，為A與B之間的動摩擦因數(shù)(2)小車由靜止開始做勻加速運動，位移xat2a根據(jù)牛頓第二定律得對于物塊，F(xiàn)合Fmgma則：Fmg則圖線的斜率為：k2mx，縱軸的截距為bmg；k與摩擦力是否存在無關(guān)，小車與長木板間的動摩擦因數(shù)：.