【優(yōu)化探究】2022屆高三物理一輪復(fù)習(xí)知能檢測(cè)：3-4實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律-

[命題報(bào)告·老師用書(shū)獨(dú)具]學(xué)問(wèn)點(diǎn)題號(hào)試驗(yàn)留意事項(xiàng)1試驗(yàn)操作步驟2試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理4、6試驗(yàn)原理及器材選擇3試驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)5、71.在“驗(yàn)證牛頓其次定律”的試驗(yàn)中，以下做法正確的是()A．平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將小盤(pán)用細(xì)繩通過(guò)定滑輪系在小車(chē)上B．每次轉(zhuǎn)變小車(chē)的質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力C．試驗(yàn)時(shí)，先放開(kāi)小車(chē)，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源D．求小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度時(shí)，可用天平測(cè)出小盤(pán)和砝碼的質(zhì)量(M′和m′)以及小車(chē)質(zhì)量M，直接用公式a＝eq\f(M′＋m′,M)g求出解析：平衡摩擦力時(shí)，不能給小車(chē)任何牽引力，A錯(cuò)；由mgsinθ＝μmgcosθ，小車(chē)質(zhì)量能約去，故B對(duì)；試驗(yàn)時(shí)，要先接通電源，再放開(kāi)小車(chē)，C錯(cuò)；此試驗(yàn)是驗(yàn)證牛頓其次定律，而不是應(yīng)用牛頓其次定律，D錯(cuò)．答案：B2．做“驗(yàn)證牛頓其次定律”試驗(yàn)時(shí)，按試驗(yàn)要求安裝好器材后，應(yīng)按確定的步驟進(jìn)行試驗(yàn)，下列給出供選擇的操作步驟：A．保持小盤(pán)和其中砝碼的質(zhì)量不變，在小車(chē)?yán)锛禹来a，測(cè)出加速度，重復(fù)幾次B．保持小車(chē)質(zhì)量不變，轉(zhuǎn)變小盤(pán)里砝碼的質(zhì)量，測(cè)出加速度，重復(fù)幾次C．用天平測(cè)出小車(chē)和小盤(pán)的質(zhì)量D．在長(zhǎng)木板沒(méi)有定滑輪的一端墊上厚度合適的墊木，平衡摩擦力E．依據(jù)測(cè)出的數(shù)據(jù)，分別畫(huà)出aF和aeq\f(1,M)圖象F．用秒表測(cè)出小車(chē)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間G．將裝有砝碼的小盤(pán)用細(xì)線(xiàn)通過(guò)定滑輪系到小車(chē)上，接通電源，釋放小車(chē)，在紙帶上打出一系列的點(diǎn)以上步驟中，不必要的步驟是________，正確步驟的合理挨次是________．(填寫(xiě)代表字母)解析：此試驗(yàn)中不需要用秒表測(cè)量小車(chē)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間．答案：FCDGBAE3．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”試驗(yàn)時(shí)，已供應(yīng)了小車(chē)，一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、紙帶、帶小盤(pán)的細(xì)線(xiàn)、刻度尺、天平、導(dǎo)線(xiàn)．為了完成試驗(yàn)，還須從圖中選取試驗(yàn)器材，其名稱(chēng)是________；并分別寫(xiě)出所選器材的作用__________________________．解析：該試驗(yàn)為了使盤(pán)和盤(pán)中砝碼的重力近似等于繩子對(duì)小車(chē)的拉力，應(yīng)保證盤(pán)和盤(pán)中砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量，所以要選用砝碼；為了轉(zhuǎn)變小車(chē)的質(zhì)量，要選鉤碼；對(duì)于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的選擇，若選用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器則還要選擇同學(xué)電源，以便供應(yīng)低壓溝通電壓，若選用電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，則不要同學(xué)電源．答案：同學(xué)電源、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、鉤碼、砝碼或電火花計(jì)時(shí)器、鉤碼、砝碼同學(xué)電源為電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器供應(yīng)溝通電源；電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(電火花計(jì)時(shí)器)記錄小車(chē)運(yùn)動(dòng)的位置和時(shí)間；鉤碼用以轉(zhuǎn)變小車(chē)的質(zhì)量；砝碼用以轉(zhuǎn)變小車(chē)受到拉力的大小，還可用于測(cè)量小車(chē)質(zhì)量．4．(2022年滁州模擬)如圖甲所示為“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的試驗(yàn)裝置．(1)在試驗(yàn)過(guò)程中，打出了一條紙帶如圖乙所示，計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s．從比較清楚的點(diǎn)起，每?jī)蓽y(cè)量點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，量出相鄰測(cè)量點(diǎn)之間的距離如圖乙所示，該小車(chē)的加速度大小a＝________m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)．(2)依據(jù)試驗(yàn)收集的數(shù)據(jù)作出的a-F圖線(xiàn)如圖丙所示，請(qǐng)寫(xiě)出一條對(duì)提高本試驗(yàn)結(jié)果精確?????程度有益的建議：____________________________________________________________________________________________________________________.解析：(1)由Δx＝aT2得Δx＝0.16cm＝1.6×10－3m.T＝5×0.02s＝0.1s，可求得：a＝0.16m/s2(2)由圖中數(shù)據(jù)可以看出，試驗(yàn)中沒(méi)有平衡或者沒(méi)有完全平衡小車(chē)的摩擦力，試驗(yàn)前應(yīng)先平衡小車(chē)的摩擦力．答案：(1)0.16(2)試驗(yàn)前要完全平衡小車(chē)的摩擦力5.(2022年蕪湖模擬)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(jìn)行試驗(yàn)．其中G1、G2為兩個(gè)光電門(mén)，它們與數(shù)字計(jì)時(shí)器相連，當(dāng)滑行器通過(guò)G1、G2光電門(mén)時(shí)，光束被遮擋的時(shí)間Δt1、Δt2都可以被測(cè)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(mén)間距離為x，牽引砝碼的質(zhì)量為m，回答下列問(wèn)題：(1)試驗(yàn)開(kāi)頭應(yīng)先調(diào)整氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，使氣墊導(dǎo)軌水平，在不增加其他儀器的狀況下，如何推斷調(diào)整是否到位？答：________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(2)若取M＝0.4kg，轉(zhuǎn)變m的值，進(jìn)行多次試驗(yàn)，以下m的取值不合適的一個(gè)是________．A．m＝5g B．m＝15gC．m＝40g D．m＝400g(3)在此試驗(yàn)中，需要測(cè)得每一個(gè)牽引力對(duì)應(yīng)的加速度，求得的加速度的表達(dá)式為_(kāi)_______．(用Δt1、Δt2、D、x表示)答案：(1)取下?tīng)恳来a，M放在任意位置都不動(dòng)；或取下?tīng)恳来a，輕推滑行器M，數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄每一個(gè)光電門(mén)的光束被擋的時(shí)間Δt都相等(2)D(3)a＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(D,Δt2)))2－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(D,Δt1)))2,2x)6．(2022年合肥模擬)某同學(xué)接受圖1所示的裝置探究“物體質(zhì)量確定時(shí)，其加速度與所受合力的關(guān)系”．(1)該同學(xué)是接受v-t圖象來(lái)求加速度的．圖2是試驗(yàn)中打出的一條紙帶的一部分，紙帶上標(biāo)出了連續(xù)的3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，依次為B、C、D，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在頻率為50Hz的交變電源上．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打C點(diǎn)時(shí)，小車(chē)的速度為_(kāi)_______m/s.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)圖2(2)其余各點(diǎn)的速度都標(biāo)在了v-t坐標(biāo)系中，如圖3甲所示．t＝0.1s時(shí)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器恰好打B點(diǎn)．請(qǐng)你將(1)中所得結(jié)果標(biāo)在圖甲所示坐標(biāo)系中(其他點(diǎn)已標(biāo)出)，并作出小車(chē)運(yùn)動(dòng)的v-t圖線(xiàn)；利用圖線(xiàn)求出小車(chē)此次運(yùn)動(dòng)的加速度a＝________m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)該同學(xué)最終所得小車(chē)運(yùn)動(dòng)的a-F圖線(xiàn)如圖3乙所示，從圖中我們可以看出圖線(xiàn)是一條過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)．依據(jù)該圖線(xiàn)可以確定下列推斷中錯(cuò)誤的是________．A．本試驗(yàn)中小車(chē)的質(zhì)量確定時(shí)，其加速度與所受合力成正比B．小車(chē)的加速度可能大于重力加速度gC．可以確定小車(chē)的質(zhì)量約為0.50kgD．試驗(yàn)中配重的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量M解析：(1)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間時(shí)間間隔T＝0.1s，由勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)可知：vC＝eq\x\to(v)BD＝eq\f(0.1330－0.0450,2×0.1)m/s＝0.44m/s.(2)如圖所示，在v-t圖線(xiàn)中，圖線(xiàn)的斜率大小等于小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度大小，即在圖線(xiàn)上取兩點(diǎn)，依據(jù)a＝eq\f(Δv,Δt)可得a＝1.0m/s2.(3)依據(jù)牛頓其次定律可得a＝eq\f(1,M)F，則在質(zhì)量確定時(shí)，a和F成正比，A正確；為了讓配重的重力近似等于小車(chē)所受的合力，則配重質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量，D正確；由圖線(xiàn)可知，圖線(xiàn)斜率大小表示小車(chē)質(zhì)量M的倒數(shù)大小，即M≈0.50kg，C正確；由于細(xì)線(xiàn)上的拉力是由配重所受的重力供應(yīng)的，所以二者運(yùn)動(dòng)的加速度不行能大于重力加速度g，B錯(cuò)誤．答案：(1)0.44(2)v-t圖線(xiàn)見(jiàn)解析1.0(0.95～1.1之間均可)(3)B7．某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)要驗(yàn)證“牛頓其次定律”，他們的試驗(yàn)室組裝了一套如圖1所示的裝置，水平軌道上安裝兩個(gè)光電門(mén)，小車(chē)上固定有力傳感器和擋光板，細(xì)線(xiàn)一端與力傳感器連接，另一端跨過(guò)定滑輪掛上砝碼盤(pán)．試驗(yàn)首先保持軌道水平，通過(guò)調(diào)整砝碼盤(pán)里砝碼的質(zhì)量讓小車(chē)做勻速運(yùn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)平衡摩擦力，再進(jìn)行后面的操作，并在試驗(yàn)中獲得以下測(cè)量數(shù)據(jù)：小車(chē)、力傳感器和擋光板的總質(zhì)量M，平衡摩擦力時(shí)砝碼和砝碼盤(pán)的總質(zhì)量m0，擋光板的寬度d，光電門(mén)1和2和中心距離x.(1)該試驗(yàn)是否需要滿(mǎn)足砝碼和砝碼盤(pán)的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于車(chē)的質(zhì)量？________(填“需要”或“不需要”)(2)試驗(yàn)需用游標(biāo)卡尺測(cè)量擋光板的寬度d，如圖2所示，d＝________mm.(3)某次試驗(yàn)過(guò)程：力傳感器的讀數(shù)為F，小車(chē)通過(guò)光電門(mén)1和2的擋光時(shí)間分別為t1、t2(小車(chē)通過(guò)光電門(mén)2后，砝碼盤(pán)才落地)，已知重力加速度為g，則該試驗(yàn)要驗(yàn)證的表達(dá)式是__________________________________________．解析：(1)由于試驗(yàn)裝置圖中已給出了力傳感器，所以不需要滿(mǎn)足m0?M車(chē)．(2)d＝5mm＋0.05×10mm＝5.50mm.(3)小車(chē)在光電門(mén)1處的速度為v1＝eq\f(d,t1)，在光電門(mén)2