2024年高考物理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律針對訓(xùn)練含解析

《試驗(yàn)：驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律》針對訓(xùn)練1．關(guān)于“驗(yàn)證牛頓其次定律”試驗(yàn)中驗(yàn)證“作用力確定時(shí)，加速度與質(zhì)量成反比”的試驗(yàn)過程，以下做法中正確的是A．平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將裝砂的小桶用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上B．每次變更小車的質(zhì)量時(shí)，不須要重新平衡摩擦力C．試驗(yàn)時(shí)，先放開小車，再接通電源D．可以利用天平測出砂桶和砂的質(zhì)量m和小車的質(zhì)量M，干脆用公式a＝eq\f(mg,M)求出加速度【答案】B【解析】平衡摩擦力時(shí)，使小車的重力沿斜面對下的分力與小車運(yùn)動所受摩擦力平衡，所以不能將小桶系在小車上，A錯誤；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)，所以變更小車的質(zhì)量時(shí)，不須要重新平衡摩擦力，B正確；試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后，再放開小車，C錯誤；本試驗(yàn)是探究作用力確定時(shí)，加速度與質(zhì)量成反比，不能干脆用公式a＝eq\f(mg,M)求加速度，D錯誤。2．如圖甲為驗(yàn)證牛頓其次定律的試驗(yàn)裝置示意圖。（1）平衡小車所受阻力的操作：取下________，把木板不帶滑輪的一端墊高；接通電火花計(jì)時(shí)器電源，輕推小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動。假如打出的紙帶如圖乙所示，則應(yīng)________（選填“減小”或“增大”）木板的傾角，反復(fù)調(diào)整，直到紙帶上打出的點(diǎn)跡________為止。（2）圖丙為探討“在外力確定的條件下，物體的加速度與其質(zhì)量的關(guān)系”時(shí)所得的試驗(yàn)圖像，橫坐標(biāo)m為小車上砝碼的質(zhì)量。設(shè)圖中直線的斜率為k，在縱軸上的截距為b，若牛頓其次定律成立，則小車受到的拉力為________，小車的質(zhì)量為________。【答案】（1）見解析（2）F＝eq\f(1,k)M＝eq\f(b,k)【解析】（1）平衡小車所受阻力時(shí)，須要將砝碼取下；題圖紙帶反映了小車在做加速運(yùn)動，即墊木墊高了，應(yīng)減小木板的傾角，直到紙帶打出的點(diǎn)跡勻稱為止。（2）當(dāng)小車上的砝碼為零時(shí)，小車加速度為a0＝eq\f(1,b)，設(shè)小車的質(zhì)量為M，則小車受到的拉力為F＝Ma0＝eq\f(M,b)；圖中直線的函數(shù)關(guān)系式為eq\f(1,a)＝km＋b，依據(jù)牛頓其次定律F＝（m＋M）a，可解得：M＝eq\f(b,k)，F(xiàn)＝eq\f(1,k)。3．如圖所示，為某同學(xué)安裝的“驗(yàn)證牛頓其次定律”的試驗(yàn)裝置，在小車的前端固定一個(gè)傳感器，和砂桶連接的細(xì)線接在傳感器上，通過傳感器可顯示出細(xì)線的拉力。在圖示狀態(tài)下起先做試驗(yàn)。（1）從圖上可以看出，該同學(xué)在裝置和操作中的主要錯誤是____________________。（2）若砂和砂桶的質(zhì)量為m，小車和傳感器的總重量為M，做好此試驗(yàn)________（填“須要”或“不須要”）M?m的條件。【答案】（1）見解析（2）不須要【解析】（1）未平衡摩擦力；細(xì)線與木板不平行；起先試驗(yàn)時(shí)，小車離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)。（2）不加傳感器時(shí)將砂和砂桶的重力作為細(xì)線的拉力，而接了傳感器后細(xì)線的拉力可以干脆讀出。4．利用如圖所示裝置可以做力學(xué)中的很多試驗(yàn)。（1）（多選）以下說法正確的是A．用此裝置“探討勻變速直線運(yùn)動”時(shí)，必需設(shè)法消退小車和長木板間的摩擦阻力的影響B(tài)．用此裝置“探討勻變速直線運(yùn)動”時(shí)，應(yīng)使小盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量C．用此裝置“探究加速度a與力F的關(guān)系”時(shí)，必需設(shè)法消退小車和長木板間的摩擦阻力的影響D．用此裝置“探究加速度a與力F的關(guān)系”時(shí)，應(yīng)使小盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量（2）本裝置中要用到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，如圖所示為試驗(yàn)室常用的兩種計(jì)時(shí)器，其中甲裝置用的電源要求是A．溝通220VB．直流220VC．溝通4～6VD．直流4～6V（3）在利用此裝置“探究加速度a與力F的關(guān)系”時(shí)，試驗(yàn)中按規(guī)范操作打出的一條紙帶的一部分如圖所示。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在頻率為50Hz的溝通電源上，則此次試驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下A點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度為______m/s。（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）【答案】（1）D（2）A（3）0.53m/s【解析】（1）用此裝置“探討勻變速直線運(yùn)動”時(shí)，沒必要消退小車和木板間的摩擦阻力的影響，也沒有必要使小盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，A、B錯誤。在用此裝置“探究加速度a與力F的關(guān)系”時(shí)，必需設(shè)法消退小車和長木板間的摩擦阻力的影響。還應(yīng)使小盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，這樣才可認(rèn)為細(xì)繩對小車的拉力等于盤和盤內(nèi)砝碼的重力，D正確。（2）甲是電火花計(jì)時(shí)器，可干脆接220V溝通電源，A正確。（3）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下A點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度為vA＝eq\f(0.021,0.04)m/s≈0.53m/s。5．用圖（a）所示的試驗(yàn)裝置驗(yàn)證牛頓其次定律：（1）某同學(xué)通過試驗(yàn)得到如圖（b）所示的a?F圖像，造成這一結(jié)果的緣由是：在平衡摩擦力時(shí)木板與水平桌面間的傾角（填“偏大”或“偏小”）。（2）該同學(xué)在平衡摩擦力后進(jìn)行試驗(yàn)，實(shí)際小車在運(yùn)動過程中所受的拉力________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滿意_____的條件。（3）某同學(xué)得到如圖所示的紙帶。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz。A、B、C、D、E、F、G是紙帶上7個(gè)連續(xù)的點(diǎn)。Δx＝xDG－xAD＝______cm。由此可算出小車的加速度a＝______m/s2（保留兩位有效數(shù)字）?！敬鸢浮浚?）偏大（2）等于M?m（3）1.80cm5.0m/s2【解析】（1）依據(jù)所給的F?a圖像可知，當(dāng)F＝0時(shí)，小車已經(jīng)有了加速度a0，所以確定是在平衡摩擦力時(shí)木板與水平桌面間的傾角偏大造成的。（2）小于依據(jù)牛頓定律，對小車F＝Ma，對砝碼和盤mg－F＝ma，解得F＝eq\f(Mmg,M＋m)＜mg，只有當(dāng)M?m時(shí)，小車受到的拉力才近似等于mg，從而削減誤差。（3）由題圖讀出xAD＝2.10cm，xDG＝3.90cm，所以Δx＝xDG－xAD＝1.80cm，依據(jù)Δx＝aΔt2，解得a＝5.0m/s2。6．某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置來探究加速度與力的關(guān)系。彈簧測力計(jì)固定在一合適的木板上，桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪，細(xì)繩的兩端分別與彈簧測力計(jì)的掛鉤和礦泉水瓶連接，在桌面上畫出兩條平行線MN、PQ，并測出間距d。起先時(shí)將木板置于MN處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛起先運(yùn)動為止，登記彈簧測力計(jì)的示數(shù)F0，以此表示滑動摩擦力的大小。再將木板放回原處并按住，接著向瓶中加水后，登記彈簧測力計(jì)的示數(shù)F1，然后釋放木板，并用停表登記木板運(yùn)動到PQ處的時(shí)間t。（1）木板的加速度可以用d、t表示為a＝________；為了減小測量加速度的偶然誤差可以采納的方法是（一種即可）____________________________________________。（2）變更瓶中水的質(zhì)量重復(fù)試驗(yàn)，確定加速度a與彈簧測力計(jì)示數(shù)F1的關(guān)系。下列圖像能表示該同學(xué)試驗(yàn)結(jié)果的是（3）用加水的方法變更拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，它的優(yōu)點(diǎn)是________。（填選項(xiàng)前的字母）A．可以變更滑動摩擦力的大小B．可以更便利地獲得多組試驗(yàn)數(shù)據(jù)C．可以比較精確地測出摩擦力的大小D．可以獲得更大的加速度以提高試驗(yàn)精度【答案】（1）eq\f(2d,t2)見解析（2）C（3）B【解析】（1）由d＝eq\f(1,2)at2可得a＝eq\f(2d,t2)。減小偶然誤差的主要方法是保持F1不變，重復(fù)試驗(yàn)多次測量，求平均值。（2）由題意可知，F(xiàn)1是水瓶的重力，設(shè)繩中拉力為FT，對木板，a＝eq\f(FT－F0,M板)，在M板?m水時(shí)FT≈F1，a＝eq\f(F1－F0,M)，解除A、B選項(xiàng)；漸漸增加水的質(zhì)量，將不再滿意FT≈F1，而是FT＜F1，將導(dǎo)致小車加速度實(shí)際值較理論值偏小，故選項(xiàng)C正確。（3）變更質(zhì)量且可以連續(xù)變更，可更便利地獲得多組試驗(yàn)數(shù)據(jù)；可比較精確地測出摩擦力的大小。7．某探究小組設(shè)計(jì)了“用一把尺子測定動摩擦因數(shù)”的試驗(yàn)方案。如圖所示，將一個(gè)小球和一個(gè)滑塊用細(xì)繩連接，跨在斜面上端。起先時(shí)小球和滑塊均靜止，剪斷細(xì)繩后，小球自由下落，滑塊沿斜面下滑，可先后聽到小球落地和滑塊撞擊擋板的聲音，保持小球和滑塊釋放的位置不變，調(diào)整擋板位置，重復(fù)以上操作，直到能同時(shí)聽到小球落地和滑塊撞擊擋板的聲音。用刻度尺測出小球下落的高度H、滑塊釋放點(diǎn)與擋板處的高度差h和沿斜面運(yùn)動的位移x。（空氣阻力對本試驗(yàn)的影響可以忽視）（1）滑塊沿斜面運(yùn)動的加速度與重力加速度的比值為______。（2）滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為________。（3）以下能引起試驗(yàn)誤差的是________。（填選項(xiàng)前的字母）A．滑塊的質(zhì)量B．當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊拇笮．長度測量時(shí)的讀數(shù)誤差D．小球落地和滑塊撞擊擋板不同時(shí)【答案】（1）eq\f(x,H)（2）eq\f(1,\r(x2－h(huán)2))（3）CD【解析】7、（1）設(shè)剪斷細(xì)繩后，小球和滑塊下落的時(shí)間均為t，則對小球：H＝eq\f(1,2)gt2；對滑塊：x＝eq\f(1,2)at2；聯(lián)立解得：eq\f(a,g)＝eq\f(x,H)。（2）由牛頓其次定律可知：a＝gsinα－μgcosα則μ＝tanα－eq\f(a,gcosα)＝eq\f(h,\r(x2－h(huán)2))－eq\f(x2,H\r(x2－h(huán)2))＝eq\f(1,\r(x2－h(huán)2))。依據(jù)μ＝eq\f(1,\r(x2－h(huán)2))可知，動摩擦因數(shù)與滑塊的質(zhì)量和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葻o關(guān)，選項(xiàng)A、B錯誤；長度測量時(shí)的讀數(shù)誤差和小球落地和滑塊撞擊擋板不同時(shí)會引起測量的誤差，故選項(xiàng)C、D正確。8．用如圖所示的裝置進(jìn)行“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的試驗(yàn)。（1）若小車的總質(zhì)量為M，砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量為m，則當(dāng)滿意________條件時(shí)，可認(rèn)為小車受到的合外力大小等于砝碼和砝碼盤的總重力大小。（2）在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系試驗(yàn)中，下列做法中正確的是________。A．平衡摩擦力時(shí)，不應(yīng)將裝砝碼的砝碼盤用細(xì)線通過定滑輪系在小車上B．每次變更小車的質(zhì)量時(shí)，都須要重新平衡摩擦力C．試驗(yàn)時(shí)，先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，再放開小車D．小車運(yùn)動的加速度可由牛頓其次定律干脆求出（3）甲同學(xué)通過對小車所牽引紙帶的測量，就能得出小車的加速度a。如圖是某次試驗(yàn)所打出的一條紙帶，在紙帶上標(biāo)出了5個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，在相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間有4個(gè)打點(diǎn)未標(biāo)出，計(jì)時(shí)器打點(diǎn)頻率為50Hz，則小車運(yùn)動的加速度為________m/s2（保留兩位有效數(shù)字）。（4）乙同學(xué)通過給小車增加砝碼來變更小車的質(zhì)量M，得到小車的加速度a與質(zhì)量M的數(shù)據(jù)，畫出a－eq\f(1,M)圖線后，發(fā)覺當(dāng)eq\f(1,M)較大時(shí)，圖線發(fā)生彎曲。該同學(xué)后來又對試驗(yàn)方案進(jìn)行了進(jìn)一步地修正，避開了圖線的末端發(fā)生彎曲的現(xiàn)象。則該同學(xué)的修正方案可能是________。A．改畫a與eq\f(1,M＋m)的關(guān)系圖線B．改畫a與M＋m的關(guān)系圖線C．改畫a與eq\f(m,M)的關(guān)系圖線D．改畫a與eq\f(1,M＋m2)的關(guān)系圖線【答案】（1）m遠(yuǎn)小于M（2）C（3）0.45m/s2（4）A【解析】（1）小車在實(shí)際運(yùn)動中是用砝碼和砝碼盤的重力來代替合力F，但是砝碼和砝碼盤是有質(zhì)量的，且a為整個(gè)系統(tǒng)的加速度，因此mg＝F＝（M＋m）a，只有當(dāng)m遠(yuǎn)小于M時(shí)，得出的結(jié)果才會符合F＝Ma；（2）平衡摩擦力時(shí)，不能將裝砝碼的砝碼盤用細(xì)線通過定滑輪系在小車上，故A正確；試驗(yàn)時(shí)，先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，再放開小車，C正確。（3）依據(jù)逐差法可知，小車的加速度為：a＝×10－2m/s2＝0.45m/s2。（4）由于細(xì)線不行伸長，因此砝碼和砝碼盤與小車具有了相同大小的加速度，對它們整體依據(jù)牛頓其次定律有：mg＝（M＋m）a，解得：a＝eq\f(mg,m＋M)，因此在mg確定的狀況下，a∝eq\f(1,m＋M)，故選項(xiàng)A正確。9．某試驗(yàn)小組在試驗(yàn)室用如圖甲所示的裝置來探究力學(xué)試驗(yàn)，圖中小車上有固定盒子，盒子內(nèi)盛有沙子。（1）用圖甲試驗(yàn)裝置來探討物體做勻變速直線運(yùn)動的試驗(yàn)，先接通計(jì)時(shí)器的電源（頻率為50Hz），再釋放紙帶，得到如圖乙所示的打點(diǎn)紙帶（每兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)）。測量時(shí)發(fā)覺B點(diǎn)已模糊不清，于是他測得AC長為14.56cm，CD長為11.15cm，DE長為13.73cm，則打C點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小為_______m/s，小車運(yùn)動的加速度大小為_______m/s2。（2）若圖甲試驗(yàn)裝置不能滿意沙桶總質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車（包括盛沙的盒子及盒子內(nèi)的沙子）的總質(zhì)量，但某同學(xué)仍運(yùn)用此裝置，在保持桶內(nèi)沙子質(zhì)量不變的狀況下，通過在盒子內(nèi)添加或去掉一些沙子，來探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，其理由是____________。若采納圖象法處理數(shù)據(jù)，以加速度a為縱軸，應(yīng)當(dāng)以________（填“A”或“B”）的倒數(shù)為橫軸。A．小車質(zhì)量、盒子及盒子內(nèi)沙子質(zhì)量之和B．小車質(zhì)量、盒子及盒子內(nèi)沙子與懸掛的沙桶（包括桶與桶內(nèi)的沙子）質(zhì)量之和（3）若要用此試驗(yàn)裝置還可以完成__________________________________試驗(yàn)。（至少寫一個(gè)）【答案】（1）0.986m/s2.58m/s2（2）B（3）見解析【解析】（1）由于小車做勻加速直線運(yùn)動，則eq\x\to(CD)－eq\x\to(BC)＝eq\x\to(DE)－eq\x\to(CD)，eq\x\to(BC)＝8.57cm則vC＝eq\f(\x\to(BC)＋\x\to(CD),2T)＝0.986m/sa＝eq\f(\x\to(DE)＋\x\to(CD)－\x\to(AC),4T2)＝2.58m/s2（2）試驗(yàn)的探討對象是整個(gè)系統(tǒng)，系統(tǒng)受到的合外力就等于沙桶的重力（3）驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律、探究動能定理或測定動摩擦因數(shù)。10．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的試驗(yàn)中，滲透了探討問題的多種科學(xué)方法：（1）試驗(yàn)環(huán)境的等效法：__________________________________；（2）試驗(yàn)條件設(shè)計(jì)的科學(xué)方法：________________________________________；（3）試驗(yàn)原理的簡化：_________，即當(dāng)小車質(zhì)量M車?m沙時(shí)，細(xì)繩對小車的拉力大小近似等于沙及桶的總重力m沙g；（4）試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的科學(xué)方法：________________________________________；（5）由a－M車圖象轉(zhuǎn)化為a－1/M車圖象，所用的科學(xué)方法：__________________。（以上各題均選填“志向試驗(yàn)法”、“圖象法”、“平衡摩擦力法”、“化曲為直法”、“限制變量法”或“近似法”）【答案】（1）平衡摩擦力法（2）限制變量法（3）近似法（4）圖象法（5）化曲為直法【解析】（1）由于小車運(yùn)動受到摩擦阻力，所以要進(jìn)行平衡摩擦力，以減小試驗(yàn)誤差，稱為平衡摩擦力法；（2）在探究加速度、力與質(zhì)量三者關(guān)系時(shí)，先保持其中一個(gè)量不變，來探究其他兩個(gè)量之間的關(guān)系，稱為限制變量法；（3）當(dāng)小車質(zhì)量M車?m沙時(shí)，細(xì)繩對小車的拉力大小近似等于沙及桶的總重力m沙g，稱為近似法；（4）通過圖象探討試驗(yàn)的結(jié)果，稱為圖象法；（5）在作圖時(shí)，由a－M車圖象轉(zhuǎn)化為a－1/M車圖象，使圖線由曲線轉(zhuǎn)化為直線，稱為化曲為直法。11．用如圖所示的裝置探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系，帶滑輪的長木板和彈簧測力計(jì)均水平固定。（1）試驗(yàn)時(shí)，確定要進(jìn)行的操作是_____。A．小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，選接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時(shí)記錄彈簧測力計(jì)的示數(shù)B．變更砂和砂桶質(zhì)量，打出幾條紙帶C．用天平測出砂和砂桶的質(zhì)量D．為減小誤差，試驗(yàn)中確定要保證砂和砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量（2）以彈簧測力計(jì)的示數(shù)F為橫坐標(biāo)，以加速度a為縱坐標(biāo)，畫出的a－F圖象可能正確的是_____。（3）若測出的a－F圖象的斜率為k后，則小車的質(zhì)量為_____?！敬鸢浮浚?）AB（2）A（3）2k【解析】（1）依據(jù)試驗(yàn)原理不難選出A、B；（2）當(dāng)質(zhì)量確定，加速度與合外力成正比，所以A正確；（3）由試驗(yàn)裝置圖可知拉小車的力等于2倍的彈簧測力計(jì)示數(shù)，故M＝F合/a＝2k。12．在探究加速度與物體所受合外力和質(zhì)量間的關(guān)系時(shí)，采納如圖甲所示的試驗(yàn)裝置，小車及車中的砝碼質(zhì)量用M表示，盤及盤中的砝碼質(zhì)量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動的紙帶由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打上的點(diǎn)計(jì)算出：（1）本試驗(yàn)應(yīng)用的試驗(yàn)方法是_____。A．假設(shè)法 B．志向試驗(yàn)法C．限制變量法 D．等效替代法（2）當(dāng)m與M的大小關(guān)系滿意_____時(shí)，才可以認(rèn)為繩子對小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力。（3）如圖乙所示是試驗(yàn)得到的一條紙帶，圖中A、B、C、D、E是按打點(diǎn)先后依次依次選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間有四個(gè)點(diǎn)未畫出。由圖中的數(shù)據(jù)可知，打B點(diǎn)時(shí)小車的速度為vB＝_____m/s。小車加速度的大小為a＝_____m/s2。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）【答案】（1）限制變量法（2）M?m（3）0.16m/s0.81m/s2【解析】（1）探究加速度與力的關(guān)系時(shí)，要限制小車質(zhì)量不變而變更拉力大?。惶骄考铀俣扰c質(zhì)量關(guān)系時(shí)，應(yīng)限制拉力不變而變更小車質(zhì)量，這種試驗(yàn)方法是限制變量法。（2）當(dāng)M?m時(shí)，才可以近似認(rèn)為繩子對小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力。（3）每相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間有四個(gè)點(diǎn)未畫出，則計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為：T＝0.02s×5＝0.1s，vB＝xAC/2T＝（0.0119＋0.02）/0.2＝0.16m/s，a＝（xCE－xAC）/4T2＝（0.028＋0.0361－0.02－0.0119）/0.04＝0.81m/s2。13．在做“探究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系”的試驗(yàn)中，保持小車和砝碼的總質(zhì)量不變，測得小車的加速度a和拉力F的數(shù)據(jù)如下表所示。F（N）0.200.300.400.500.60a（m/s2）0.110.190.290.400.51（1）依據(jù)表中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系上作出a－F圖象；（2）圖象斜率物理意義是_。（3）小車和砝碼的總質(zhì)量為_____kg。（4）圖線（或延長線）與F軸截距的物理意義是____________。【答案】（1）見解析（2）小車和砝碼總質(zhì)量的倒數(shù)（3）1kg（4）說明此時(shí)小車受到的阻力為0.1N【解析】（1）依據(jù)所給數(shù)據(jù)在所給坐標(biāo)系中精確描點(diǎn)，作出的a－F圖象如圖所示。（2）圖象斜率表示小車和砝碼總質(zhì)量的倒數(shù)。（3）由（1）中圖象可得：1/M＝Δa/ΔF，解得M＝1kg。（4）由a－F圖象可知，當(dāng)力F＝0.1N時(shí)，小車起先運(yùn)動，說明此時(shí)小車受到的阻力為0.1N。14．某同學(xué)設(shè)計(jì)了“探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m的關(guān)系”試驗(yàn)，圖（a）為試驗(yàn)裝置簡圖，A為小車，B為某種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，C為裝有細(xì)砂的小桶，D為一端帶有定滑輪的長方形木板，試驗(yàn)中認(rèn)為細(xì)繩對小車?yán)等于細(xì)砂和小桶的總質(zhì)量，小車運(yùn)動的加速度a可用紙帶上打出的點(diǎn)求得。（1）圖（b）為試驗(yàn)中所用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的學(xué)生電源。由學(xué)生電源可以推斷該同學(xué)選用的是圖（c）中的___（填“甲”或“乙”）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，上述圖（b）的安裝中存在的錯誤有：①_________；②______________。（a）（b）（c）（2）在“探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系”時(shí)，保持細(xì)砂和小桶質(zhì)量不變，變更小車質(zhì)量m，分別記錄小車加速度a與質(zhì)量m的數(shù)據(jù)。在分析處理時(shí)，同學(xué)們存在兩種方案；甲同學(xué)認(rèn)為應(yīng)當(dāng)依據(jù)試驗(yàn)中測得的數(shù)據(jù)作出小車加速度a與質(zhì)量m的圖象；乙同學(xué)認(rèn)為應(yīng)當(dāng)依據(jù)試驗(yàn)中測得的數(shù)據(jù)作出小車加速度a與其質(zhì)量倒數(shù)1/m的圖象。兩位同學(xué)都依據(jù)自己的方案將試驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中進(jìn)行了標(biāo)注，但尚未完成圖象（如圖所示），你認(rèn)為同學(xué)___（填“甲”、“乙”）的方案更合理，請接著幫助該同學(xué)作出坐標(biāo)中的圖象。（3）在“探究加速度a與合力F的關(guān)系”時(shí)，保持小車的質(zhì)量不變，變更小桶中細(xì)砂的質(zhì)量，該同學(xué)依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度a與合力F的圖線如圖（d），該圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)，試分析圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)的緣由。答：________________________________________【答案】（1）見解析（2）見解析（3）摩擦力還沒有平衡掉【解析】（1）圖（b）為試驗(yàn)中所用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的學(xué)生電源。由學(xué)生電源可以推斷該同學(xué)選用的是圖（c）中的乙打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，上述圖（b）的安裝中存在的錯誤有：①接線柱應(yīng)接在溝通電源上；②電壓應(yīng)選擇6V擋。（2）由牛頓其次定律F＝ma可知當(dāng)合力F不變時(shí)m與a成反比，在a－m圖象中應(yīng)當(dāng)是雙曲線，但是試驗(yàn)得出的各組數(shù)據(jù)是不是落在同一條雙曲線上是不好推斷的，但是a－1/m的關(guān)系是正比例函數(shù)，此時(shí)各組數(shù)據(jù)是不是落在同一條直線上是特別簡單視察的，所以乙同學(xué)的方案更合理，試驗(yàn)得出的各組數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)大體上落在同一條直線上。（3）從圖象可以看出有了確定的拉力F時(shí)，小車的加速度仍舊是零，即小車還受到摩擦力作用，說明摩擦力還沒有平衡掉。15．某試驗(yàn)小組在“探究加速度與物體受力的關(guān)系”試驗(yàn)中，設(shè)計(jì)出如下的試驗(yàn)方案，其試驗(yàn)裝置如圖所示。已知小車質(zhì)量M＝214.6g，砝碼盤質(zhì)量m0＝7.8g，所運(yùn)用的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器溝通電頻率f＝50Hz。其試驗(yàn)步驟是：A．按圖中所示安裝好試驗(yàn)裝置；B．調(diào)整長木板的傾角，輕推小車后，使小車能沿長木板向下做勻速運(yùn)動；C．取下細(xì)繩和砝碼盤，登記砝碼盤中砝碼的質(zhì)量m；D．將小車置于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器旁，先接通電源，再放開小車，打出一條紙帶，由紙帶求得小車的加速度a；E．重新掛上細(xì)繩和砝碼盤，變更砝碼盤中砝碼的質(zhì)量，重復(fù)B－D步驟，求得小車在不同合外力F作用下的加速度?；卮鹣铝袉栴}：（1）按上述方案做試驗(yàn)，是否要求砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量？_____（填“是”或“否”）（2）試驗(yàn)中打出的其中一條紙帶如圖2所示，由該紙帶可求得小車的加速度a＝_____m/s2（3）某同學(xué)將有關(guān)測量數(shù)據(jù)填入他所設(shè)計(jì)的表格中，如下表，他依據(jù)表中的數(shù)據(jù)畫出a－F圖象（如圖），造成圖線不過坐標(biāo)原點(diǎn)的一條最主要緣由是_____________，從該圖線延長線與橫軸的交點(diǎn)可求出的物理量是_______，其大小為_____。次數(shù)12345砝碼盤中砝碼的重力F/N0.100.200.290.390.49小車的加速度a/（m·s－2）0.881.441.842.382.89【答案】（1）否（2）0.88m/s2（3）未計(jì)入砝碼盤的重力砝碼盤的重力大小0.08N【解析】（1）當(dāng)小車勻速下滑時(shí)有：Mgsinθ＝f＋（m＋m0）g當(dāng)取下細(xì)繩和砝碼盤后，由于重力沿斜面對下的分力Mgsinθ和摩擦力f不變，因此其合外力為（m＋m0）g，由此可知該試驗(yàn)中不須要砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。（2）依據(jù)Δx＝aT2，運(yùn)用逐差法得，a＝（7.75＋8.64－6.00－6.87）×10－2/4×0.01m/s2＝0.88m/s2。（3）由圖象可知，當(dāng)外力為零時(shí)，物體有加速度，這說明在計(jì)算小車所受的合外力時(shí)未計(jì)入砝碼盤的重力，依據(jù)數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系可知該圖線延長線與橫軸的交點(diǎn)可求出的物理量是砝碼盤的重力大小，橫坐標(biāo)一格表示0.02N，所以交點(diǎn)的大小為0.08N。16．如圖所示，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)測量滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)的試驗(yàn)裝置，裝有定滑輪的長木板固定在水平試驗(yàn)臺上，木板上有一滑塊，滑塊右端固定一個(gè)動滑輪，鉤碼和彈簧測力計(jì)通過繞在滑輪上的輕繩相連，放開鉤碼，滑塊在長木板上做勻加速直線運(yùn)動。（1）試驗(yàn)得到一條如圖所示的紙帶，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.1s，由圖中的數(shù)據(jù)可知，滑塊運(yùn)動的加速度大小是________m/s2。（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（2）讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù)F，處理紙帶，得到滑塊運(yùn)動的加速度a；變更鉤碼個(gè)數(shù)，重復(fù)試驗(yàn)．以彈簧測力計(jì)的示數(shù)F為縱坐標(biāo)，以加速度a為橫坐標(biāo)，得到的圖象是縱軸截距為b的一條傾斜直線，如圖所示。已知滑塊和動滑輪的總質(zhì)量為m，重力加速度為g，忽視滑輪與輕繩之間的摩擦，則滑塊和木板之間的動摩擦因數(shù)μ＝________。【答案】（1）2.4m/s2（2）eq\f(2b,mg)【解析】（1）加速度為a＝eq\f(xBD－xOB,4T2)＝eq\f(0.2881－0.0961－0.0961,4×0.01)m/s2≈2.4m/s2；（2）滑塊受到的拉力FT為彈簧測力計(jì)示數(shù)的兩倍，即：FT＝2F滑塊受到的摩擦力為：Ff＝μmg由牛頓其次定律可得：FT－Ff＝ma解得力F與加速度a的函數(shù)關(guān)系式為：F＝eq\f(m,2)a＋eq\f(μmg,2)由題圖圖象所給信息可得圖象縱截距為：b＝eq\f(μmg,2)解得：μ＝eq\f(2b,mg)。17．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)“探究加速度與物體所受合力及質(zhì)量的關(guān)系”的試驗(yàn)，圖甲為試驗(yàn)裝置圖，A為小車，B為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，C為裝有沙的沙桶，D為一端帶有定滑輪的長方形木板。試驗(yàn)中認(rèn)為細(xì)繩對小車的拉力F等于沙和沙桶的總重力，小車運(yùn)動的加速度a可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的點(diǎn)求得。（1）圖乙為某次試驗(yàn)得到的紙帶，紙帶上兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.10s，由圖中數(shù)據(jù)求出小車加速度值為________m/s2。（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（2）保持沙和沙桶的質(zhì)量不變，變更小車質(zhì)量m，分別得到小車加速度a與質(zhì)量m及對應(yīng)的eq\f(1,m)數(shù)據(jù)如表中所示，依據(jù)表中數(shù)據(jù)，為直觀反映F不變時(shí)，a與m的關(guān)系，請?jiān)趫D中選擇恰當(dāng)?shù)奈锢砹亢蜆?biāo)度建立坐標(biāo)系，并作出圖線。次數(shù)12345678小車加速度a/（m·s－2）1.901.721.491.251.000.750.500.30小車質(zhì)量m/kg0.250.290.330.400.500.711.001.67eq\f(1,m)/kg－14.003.453.032.502.001.411.000.60（3）從圖線中得到F不變時(shí)小車加速度a與質(zhì)量m間的定量關(guān)系是________。（4）保持小車質(zhì)量不變，變更沙和沙桶質(zhì)量，該同學(xué)依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度與合力F圖線如圖所示，該圖線不通過原點(diǎn)，其可能的緣由是________________________________?！敬鸢浮浚?）0.64（2）見解析（3）eq\f(1,2m)（4）見解析【解析】（2）如圖所示（3）a＝eq\f(1,2m)（4）沒有平衡摩擦力（或平衡摩擦力不足）18．如圖甲所示是“探討小車加速度與力的關(guān)系”的試驗(yàn)裝置。木板置于水平桌面上，一端系有砂桶的細(xì)繩通過滑輪與拉力傳感器相連，拉力傳感器可顯示所受的拉力大小F，變更桶中砂的質(zhì)量多次試驗(yàn)。完成下列問題：（1）試驗(yàn)中須要________。A．測量砂和砂桶的總質(zhì)量B．保持細(xì)繩與長木板平行C．保持小車的質(zhì)量不變D．滿意砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量（2）試驗(yàn)中得到一條紙帶，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)未標(biāo)出，各計(jì)數(shù)點(diǎn)到A點(diǎn)的距離如圖乙所示．電源的頻率為50Hz，則打B點(diǎn)時(shí)小車速度大小為________m/s，小車的加速度大小為________m/s2。（3）試驗(yàn)中描繪出a－F圖象如圖丙所示，圖象不過坐標(biāo)原點(diǎn)的緣由是________________?！敬鸢浮浚?）BC（2）0.416m/s1.48m/s2（3）平衡摩擦力過度【解析】（1）細(xì)繩的拉力可以通過拉力傳感器測出，不須要用天平測出砂和砂桶的質(zhì)量，故A錯誤；為了使細(xì)繩對小車的拉力等于小車所受的合外力，須要平衡摩擦力，平衡摩擦力時(shí)應(yīng)當(dāng)將穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶連在小車上，調(diào)整長木板的傾斜度，讓小車拖著紙帶做勻速直線運(yùn)動，同時(shí)要調(diào)整長木板上滑輪的高度使細(xì)繩與長木板平行，故B正確；本試驗(yàn)采納的是限制變量法，要探討小車加速度與力的關(guān)系，必需保持小車的質(zhì)量不變，故C正確；試驗(yàn)中拉力通過拉力傳感器測出，不須要滿意砂和砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，故D錯誤。（2）已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz，則紙帶上相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為：T＝5×0.02s＝0.1s.B點(diǎn)對應(yīng)的速度為：vB＝eq\f(xAC,2T)＝eq\f(8.32,0.2)×10－2m/s＝0.416m/s。依據(jù)Δx＝aT2可得：小車運(yùn)動的加速度為：a＝eq\f(xCE－xAC,4T2)＝eq\f(22.56－8.32－8.32,4×0.12)×10－2m/s2＝1.48m/s2（3）由題圖圖象可知，a－F圖象在a軸上有截距，這是由于平衡摩擦力過度造成的，即在實(shí)際操作中，平衡摩擦力時(shí)斜面傾角過大，平衡摩擦力過度。19．在探究物體質(zhì)量確定，加速度與所受合外力的關(guān)系時(shí)，采納如圖所示的試驗(yàn)裝置，小車及車中的砝碼質(zhì)量用M表示，盤及盤中的砝碼質(zhì)量用m表示，小車的加速度可由小車后面拖動的紙帶上打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)計(jì)算出：（1）試驗(yàn)中以下做法正確的是________A．平衡摩擦力時(shí)，小車應(yīng)連上紙帶，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源B．平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將盤及盤中的砝碼用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上C．試驗(yàn)時(shí)，小車應(yīng)在靠近滑輪處釋放D．調(diào)整滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與長木板平行（2）M與m的關(guān)系應(yīng)滿意m遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于M，這樣做的目的是__________________。（3）如圖所示為某次試驗(yàn)得到的紙帶，試驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接50Hz溝通電源。紙帶中計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離已標(biāo)出，由此可以得小車的加速度大小約為________m/s2。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（4）某試驗(yàn)小組得到的a－F圖線如圖所示，圖線未過坐標(biāo)原點(diǎn)的緣由可能是______________；圖線末端彎曲的緣由是______________________________?！敬鸢浮浚?）AD（2）使繩中的張力近似等于盤和盤中砝碼的總重力（3）3.2m/s2（4）未平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足不再滿意M遠(yuǎn)大于m【解析】（1）平衡摩擦力時(shí)，小車應(yīng)連上紙帶，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，故A正確；平衡摩擦力的方法就是將木板一端墊高，撤去盤及盤中的砝碼，使小車在木板上做勻速直線運(yùn)動，故B錯誤；試驗(yàn)時(shí)，小車應(yīng)在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處釋放，故C錯誤；調(diào)整滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與長木板保持平行，否則拉力不會等于小車所受合力，故D正確。（2）依據(jù)牛頓其次定律可知：mg＝（M＋m）a，解得：a＝eq\f(mg,M＋m)，F(xiàn)＝Ma＝eq\f(Mmg,M＋m)＝eq\f(mg,1＋\f(m,M))，當(dāng)m遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于M時(shí)，F(xiàn)近似等于mg，故目的是使繩中的張力近似等于盤和盤中砝碼的總重力。（3）依據(jù)Δx＝aT2得：a＝eq\f(0.0772＋0.0721－0.0670－0.0619,4×0.042)m/s2≈3.2m/s2（4）圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)O，即起先施加拉力時(shí)，加速度為零，則知未平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足。a－F圖線的斜率表示質(zhì)量的倒數(shù)，起先mg比較小，近似等于細(xì)繩的拉力，斜率為M的倒數(shù)，斜率不變。當(dāng)m比較大，不再滿意M遠(yuǎn)大于m，所以圖線末端彎曲。20．如圖甲所示是小明同學(xué)“探究加速度與力的關(guān)系”的試驗(yàn)裝置。他在氣墊導(dǎo)軌上安裝了一個(gè)光電門B，滑塊上固定一遮光條，滑塊用細(xì)線繞過氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與力傳感器相連，傳感器下方懸掛鉤碼，每次滑塊及遮光條都從位置A處由靜止釋放。（1）小明用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d，示數(shù)如圖乙所示，則d＝________mm。（2）試驗(yàn)時(shí)，將滑塊從A位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過光電門B的時(shí)間t，若要得到滑塊的加速度，還須要測量的物理量c是________________（用文字表述）。（3）小亮同學(xué)認(rèn)為：無需測出上述c和d，只要畫出以F（力傳感器示數(shù)）為橫坐標(biāo)、以________為縱坐標(biāo)的圖象就能干脆反映加速度與力的關(guān)系。（4）下列試驗(yàn)操作和要求必要的是__________（請?zhí)顚戇x項(xiàng)前對應(yīng)的字母）。A．應(yīng)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)整水平B．應(yīng)測出鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量C．應(yīng)使A位置與光電門間的距離適當(dāng)大些D．應(yīng)使滑塊質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量【答案】（1）2.30mm（2）釋放前遮光條到光電門的距離（3）eq\f(1,t2)（4）AC【解析】（1）由題圖知游標(biāo)尺上第6條刻度線與主尺對齊，d＝2mm＋6×0.05mm＝2.30mm；（2）試驗(yàn)時(shí)，將滑塊從A位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過光電門B的時(shí)間t，滑塊經(jīng)過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度可近似認(rèn)為是滑塊經(jīng)過光電門的平均速度。依據(jù)運(yùn)動學(xué)公式可知，若要得到滑塊的加速度，還須要測量的物理量c是釋放前遮光條到光電門的距離；（3）依據(jù)F＝ma，而veq\o\al(2,B)＝2ac，vB＝eq\f(d,t)，聯(lián)立解得F＝eq\f(md2,2c)·eq\f(1,t2)，則無需測出c和d，只要畫出以F（力傳感器示數(shù)）為橫坐標(biāo)、以eq\f(1,t2)為縱坐標(biāo)的圖象就能干脆反映加速度與力的關(guān)系。（4）應(yīng)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)整水平，這時(shí)拉力才等于合力，故A正確；拉力的大小可從力傳感器中讀出，則沒必要測出鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量，選項(xiàng)B錯誤；應(yīng)使A位置與光電門間的距離適當(dāng)大些，可以增大測量長度，從而有利于減小誤差，故C正確；拉力是干脆通過力傳感器測量的，故與滑塊質(zhì)量與鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量大小關(guān)系無關(guān)，故D錯誤。21．試驗(yàn)小組采納如圖甲所示試驗(yàn)裝置測量木塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ，供應(yīng)的器材有：帶定滑輪的長木板，有凹槽的木塊，質(zhì)量為20g的鉤碼10個(gè)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，電源，紙帶，細(xì)線等．試驗(yàn)中將部分鉤碼懸掛在細(xì)線下，剩余的鉤碼放在木塊的凹槽中