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(新课标)高考物理一轮复习第三章牛顿运动定律实验四验证牛顿运动定律试题

来源:用户分享 时间:2025/8/17 8:35:06 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
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甲图:__________________________________________________________________; 乙图:__________________________________________________________________. 解析:(1)对盘及盘中砝码:mg-F=ma;对小车:F=Ma,联立可得:a=mgm+M,F=

MM+mmg,只有当m?M时,才可认为F≈mg.

(2)平衡摩擦力时,先去掉盘、盘中砝码和细线,只让小车在重力沿斜面方向的分力作用下向左运动,当小车能匀速运动时,重力沿斜面方向的分力和摩擦力平衡,A不正确;调好后,当再次改变小车质量时,无需再平衡摩擦力,B正确;实验时,要先接通打点计时器的电源,使打点计时器正常工作,再释放小车,C不正确;小车的加速度是通过处理纸带确定的,D不正确.

(3)由甲图可看出F=0时,a≠0,说明木板的倾角过大,重力沿斜面方向的分力大于摩擦力.由乙图可看出,只有当F达到一定值时,才会有加速度,说明平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力.

答案:(1)m?M (2)B (3)木板的倾角过大 没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足 4.(2017·潍坊月考)在探究加速度与力、质量的关系活动中,某小组设计了如图甲所示的实验装置.图中上下两层水平轨道表面光滑,两小车前端系上细线,细线跨过滑轮并挂上砝码盘,两小车尾部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,然后同时停止.

(1)在安装实验装置时,应调整滑轮的高度,使____________________;在实验时,为减小系统误差,应使砝码盘和砝码的总质量____________小车的质量(选填“远大于”“远小于”或“等于”).

(2)本实验通过比较两小车的位移来比较小车加速度的大小,能这样比较,是因为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. (3)实验中获得的数据如下表所示: 小车Ⅰ、Ⅱ的质量约为200 g.

实验次数 1 小车 Ⅰ Ⅱ 拉力F/N 0.1 0.2 位移x/cm 46.51 9

2 Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ 0.2 0.3 0.3 0.4 0.4 0.5 29.04 43.63 41.16 44.80 36.43 45.56 3 4 在第1次实验中小车Ⅰ从A点运动到B点的位移如图乙所示,请将测量结果填到表中空格处.通过分析,可知表中第________次实验数据存在明显错误,应舍弃.

解析:(1)拉小车的水平细线要与轨道平行.只有在砝码盘和砝码的总质量远小于小车质量时,才能认为砝码盘和砝码的总重力等于细线拉小车的力.

(2)对初速度为零的匀加速直线运动,时间相同时,根据运动学公式: 1a1x1x=at2,得=. 2a2x2

(3)刻度尺的最小刻度是1 mm,要估读到毫米的下一位,读数为23.86 cm-0.50 cm=23.36 cm.

答案:(1)细线与轨道平行(或水平) 远小于

(2)两小车从静止开始做匀加速直线运动,且两小车的运动时间相等 (3)23.36(23.34~23.38均对) 3

5.如图甲为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度和力的关系”的实验装置.

(1)在该实验中必须采用控制变量法,应保持__________不变,用钩码所受的重力作为____________,用DIS测小车的加速度.

(2)改变所挂钩码的数量,多次重复测量,在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线(如图乙所示).

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①分析此图线的OA段可得出的实验结论是________________________________. ②此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是________. A.小车与轨道之间存在摩擦 B.导轨保持了水平状态 C.所挂钩码的总质量太大 D.所用小车的质量太大

解析:(1)因为要探究“加速度和力的关系”,所以应保持小车的总质量不变,钩码所受的重力作为小车所受的合外力.

(2)由于OA段a-F关系图线为一倾斜的直线,所以在质量不变的条件下,加速度与合外力成正比;由实验原理:mg=Ma得:a==,而实际上a′=离直线是没有满足M?m造成的.

答案:(1)小车的总质量 小车所受的合外力

(2)①在质量不变的情况下,加速度与合外力成正比 ②C 6.如图所示的实验装置可以验证牛顿运动定律,小车上固定一个盒子,盒子内盛有砂子.砂桶的总质量(包括桶以及桶内砂子质量)记为m,小车的总质量(包括车、盒子及盒内砂子质量)记为M.

(1)验证在质量不变的情况下,加速度与合力成正比.从盒子中取出一些砂子,装入砂桶中,称量并记录砂桶的总重力mg,将该力视为合力F,对应的加速度a则从打下的纸带中计算得出.多次改变合力F的大小,每次都会得到一个相应的加速度.本次实验中,桶内的砂子取自小车中,故系统的总质量不变.以合力F为横轴,以加速度a为纵轴,画出a-F图象,图象是一条过原点的直线.

①a-F图象斜率的物理意义是____________. ②你认为把砂桶的总重力mg当做合力F是否合理? 答:__________.(选填“合理”或“不合理”) ③本次实验中,是否应该满足M?m这样的条件? 答:__________(选填“是”或“否”);

理由是__________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. (2)验证在合力不变的情况下,加速度与质量成反比.保持桶内砂子质量m不变,在盒子内添加或去掉一些砂子,验证加速度与质量的关系.本次实验中,桶内的砂子总质量不变,故系统所受的合力不变.用图象法处理数据时,以加速度a为纵轴,应该以__________的倒数为横轴.

解析:(1)将小车内的砂子转移到桶中,就保证了M+m不变,即系统的总质量不变,研

mgFMMmg,可见AB段明显偏M+m 11

究对象是整个系统,a=

F合mg1=,可见a-F图象斜率的物理意义是,系统的合力就M+mM+mM+m等于所悬挂砂桶的总重力mg,不必满足M?m这样的条件.

(2)向小车内添加或去掉部分砂子,是改变系统的总质量M+m,而系统的合力仍等于所悬挂砂桶的总重力mg,保证了合力不变.

答案:(1)①

1

②合理 ③否 因为实验的研究对象是整个系统,系统受到的合力M+m就等于mg (2)M+m

7.如图为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图.实验步骤如下:

①用天平测量物块和遮光片的总质量M、重物的质量m;用游标卡尺测量遮光片的宽度

d;用米尺测量两光电门之间的距离s;

②调整轻滑轮,使细线水平;

③让物块从光电门A的左侧由静止释放,用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间ΔtA和ΔtB,求出加速度a;

④多次重复步骤③,求a的平均值 a; ⑤根据上述实验数据求出动摩擦因数μ. 回答下列问题:

(1)测量d时,某次游标卡尺(主尺的最小分度为1 mm)的示数如图所示,其读数为________________________ cm.

(2)物块的加速度a可用d、s、ΔtA和ΔtB表示为a=________________. (3)动摩擦因数μ

可用M、m、a 和重力加速度g表示为μ=

__________________________________________.

(4)如果细线没有调整到水平,由此引起的误差属于__________(选填“偶然误差”或“系统误差”).

解析:(1)d=0.9 cm+12×0.05 mm=0.9 cm+0.060 cm=0.960 cm.

Δxdd?d?22

(2)由v=得,vA=,vB=,物块做匀加速直线运动,则vB-vA=2ax,即??tΔtAΔtB?ΔtB?

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