2018屆高三物理復(fù)習(xí)跟蹤演練強(qiáng)化提升實(shí)驗(yàn)四驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律.docx

實(shí)驗(yàn)四 驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律跟蹤演練強(qiáng)化提升【基礎(chǔ)題組】1.如圖所示為“探究加速度與物體受力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置圖。圖中A為小車,質(zhì)量為m1,連接在小車后面的紙帶穿過電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B,它們均置于水平放置的一端帶有定滑輪的足夠長的木板上,P的質(zhì)量為m2,C為彈簧測力計(jì),實(shí)驗(yàn)時(shí)改變P的質(zhì)量,讀出測力計(jì)不同讀數(shù)F,不計(jì)繩與滑輪的摩擦。導(dǎo)學(xué)號(hào)42722072(1)下列說法正確的是()A.一端帶有定滑輪的長木板必須保持水平B.實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源后釋放小車C.實(shí)驗(yàn)中m2應(yīng)遠(yuǎn)小于m1D.測力計(jì)的讀數(shù)始終為m2g2(2)如圖為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶,紙帶上標(biāo)出了所選的四個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離,相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出。由此可求得小車的加速度的大小是m/s2(交流電的頻率為50 Hz,結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。(3)實(shí)驗(yàn)時(shí),某同學(xué)由于疏忽,遺漏了平衡摩擦力這一步驟,他測量得到的a -F圖象可能是圖中的圖線()【解析】(1)一端帶有定滑輪的長木板必須稍微傾斜,以平衡摩擦力,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源后釋放小車,選項(xiàng)B正確。實(shí)驗(yàn)中m2不必遠(yuǎn)小于m1,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。由于P向下加速運(yùn)動(dòng),測力計(jì)的讀數(shù)始終小于,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。(2)由x=aT2解得小車的加速度的大小是0.50m/s2。(3)遺漏了平衡摩擦力這一步驟,他測量得到的a -F圖象,應(yīng)該是當(dāng)F從某一值開始增大,加速度a才開始增大,所以可能是圖線C。答案:(1)B(2)0.50(3)C2.(2017保定模擬)某同學(xué)利用圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a與鉤碼的質(zhì)量m的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖,如圖乙所示。實(shí)驗(yàn)中小車(含發(fā)射器)的質(zhì)量為200g,實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇了不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩和輕質(zhì)定滑輪,小車的加速度由位移傳感器及與之相連的計(jì)算機(jī)得到。回答下列問題:(1)根據(jù)該同學(xué)的結(jié)果,小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量成(選填“線性”或“非線性”)關(guān)系。(2)由圖乙可知,a-m圖線不經(jīng)過原點(diǎn),可能的原因是_。(3)若利用本實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證“在小車質(zhì)量不變的情況下,小車的加速度與作用力成正比”的結(jié)論,并直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合外力,則實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采取的改進(jìn)措施是_,鉤碼的質(zhì)量應(yīng)滿足的條件是_?！窘馕觥勘绢}考查了驗(yàn)證牛頓第二定律。(1)根據(jù)圖中描出的各點(diǎn),作出的圖象不是一條直線,即小車的加速度與鉤碼的重力成非線性關(guān)系。(2)圖線不過原點(diǎn),有拉力但沒有加速度,原因是存在摩擦力。(3)平衡摩擦力之后,在滿足鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的條件下,可以得出小車質(zhì)量不變情況下加速度與拉力成正比的結(jié)論。答案:(1)非線性(2)存在摩擦力(3)調(diào)整軌道傾斜度以平衡摩擦力遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量3.(1)探究加速度和力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪出的a-F圖象如圖所示,下列說法正確的是(填正確答案標(biāo)號(hào))。A.三條傾斜的直線所對(duì)應(yīng)的小車的質(zhì)量相等B.三條傾斜的直線所對(duì)應(yīng)的小車的質(zhì)量不同C.直線1所對(duì)應(yīng)的小車的質(zhì)量最大D.直線3所對(duì)應(yīng)的小車的質(zhì)量最大(2)由于沒有始終滿足小車的質(zhì)量M遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量m的關(guān)系,結(jié)果得到的圖象應(yīng)是圖中的(填正確答案標(biāo)號(hào))?！窘馕觥?1)a-F關(guān)系圖線的斜率表示質(zhì)量的倒數(shù),三條圖線的斜率不等,表明三條傾斜的直線所對(duì)應(yīng)的小車的質(zhì)量不同,直線3的斜率最小,對(duì)應(yīng)的小車的質(zhì)量最大。(2)a-關(guān)系圖線的斜率表示小車受到的外力,當(dāng)較小時(shí),即M較大,可以認(rèn)為小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量,可認(rèn)為細(xì)線的拉力等于鉤碼的重力,而鉤碼的重力一定,所以圖線的斜率不變,圖線是直線;當(dāng)較大即M較小時(shí),不再滿足小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量,a-關(guān)系圖線為向下彎曲的曲線,故A、C錯(cuò)誤,D正確;在沒有始終滿足小車的質(zhì)量M遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量m的前提下研究a-F的關(guān)系,所畫圖線也應(yīng)是一條向下彎曲的曲線,故B錯(cuò)誤。答案:(1)B、D(2)D能力題組4.某同學(xué)在做驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為50Hz,開始實(shí)驗(yàn)時(shí),細(xì)線上掛適當(dāng)?shù)你^碼,釋放小車后,小車做勻加速運(yùn)動(dòng),與小車相連的紙帶上被打出一系列小點(diǎn)。導(dǎo)學(xué)號(hào)42722073(1)如圖是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶的一部分,1、2、3、4是計(jì)數(shù)點(diǎn),每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn),計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示,根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計(jì)算的加速度a=m/s2(保留兩位有效數(shù)字),計(jì)數(shù)點(diǎn)2對(duì)應(yīng)的速度大小v2=m/s(保留兩位有效數(shù)字)。(2)實(shí)驗(yàn)中,該同學(xué)測出拉力F(鉤碼重力)和小車質(zhì)量M,根據(jù)a=FM計(jì)算出加速度,發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)情況下,根據(jù)公式計(jì)算出的加速度要比利用紙帶測出的加速度大,若該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作過程沒有錯(cuò)誤,試分析其原因。_(至少寫兩點(diǎn))。(3)另一同學(xué)在完成同樣的實(shí)驗(yàn)時(shí),每次實(shí)驗(yàn)在吊掛之處逐次增加一個(gè)質(zhì)量為50 g的鉤碼,利用紙帶測出每次小車的加速度,如果小車質(zhì)量為100 g,細(xì)繩質(zhì)量可忽略,則下列曲線最適合描述小車加速度隨著吊掛鉤碼個(gè)數(shù)變化的是()【解析】(1)a=,x=(3.83-3.52)cm=0.31 cmt=5T=s=0.1 s,則a=0.16m/s2v2=m/s=0.36 m/s(2)從小車的受力情況及其合力與F的關(guān)系思考,可能存在摩擦阻力或繩的拉力小于鉤碼的重力。(3)根據(jù)牛頓第二定律,對(duì)鉤碼有:mg-FT=ma,對(duì)小車有FT=Ma,則a=,當(dāng)Mm時(shí),amgN(鉤碼數(shù))。實(shí)驗(yàn)中,隨著鉤碼個(gè)數(shù)的增多,Mm已不成立,由a=mg可知圖象的斜率隨著m(或N)的增大而減小,選項(xiàng)D正確。答案:(1)0.160.36(2)存在摩擦阻力;繩的拉力小于鉤碼的重力(3)D5.(2016全國卷)某物理課外小組利用圖甲中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關(guān)系。圖中,置于實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的長木板水平放置,其右端固定一輕滑輪;輕繩跨過滑輪,一端與放在木板上的小滑車相連,另一端可懸掛鉤碼。本實(shí)驗(yàn)中可用的鉤碼共有N=5個(gè),每個(gè)質(zhì)量均為0.010kg。實(shí)驗(yàn)步驟如下:(1)將5個(gè)鉤碼全部放入小車中,在長木板左下方墊上適當(dāng)厚度的小物塊,使小車(和鉤碼)可以在木板上勻速下滑。(2)將n(依次取n=1,2,3,4,5)個(gè)鉤碼掛在輕繩右端,其余N-n個(gè)鉤碼仍留在小車內(nèi);用手按住小車并使輕繩與木板平行。釋放小車,同時(shí)用傳感器記錄小車在時(shí)刻t相對(duì)于其起始位置的位移s,繪制s-t圖象,經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應(yīng)的加速度a。(3)對(duì)應(yīng)于不同的n的a值見下表。n=2時(shí)的s-t圖象如圖乙所示;由圖乙求出此時(shí)小車的加速度(保留2位有效數(shù)字),將結(jié)果填入下表。n12345a/(ms-2)0.200.580.781.00(4)利用表中的數(shù)據(jù)在圖丙中補(bǔ)齊數(shù)據(jù)點(diǎn),并作出a-n圖象。從圖象可以看出:當(dāng)物體質(zhì)量一定時(shí),物體的加速度與其所受的合外力成正比。(5)利用a-n圖象求得小車(空載)的質(zhì)量為kg(保留2位有效數(shù)字,重力加速度g取9.8m/s2)。(6)若以“保持木板水平”來代替步驟(1),下列說法正確的是(填入正確選項(xiàng)前的標(biāo)號(hào))。A.a-n圖線不再是直線B.a-n圖線仍是直線,但該直線不過原點(diǎn)C.a-n圖線仍是直線,但該直線的斜率變大【解析】(3)由于小車做的是勻加速直線運(yùn)動(dòng),由s=at2,將特殊點(diǎn)(2,0.80)代入得a=0.40m/s2。(4)利用描點(diǎn)法可得如圖所示圖線(5)根據(jù)牛頓第二定律可得nmg