【名師伴你行】2022年高考物理一輪復習好題演練-實驗4-驗證牛頓運動定律

試驗四驗證牛頓運動定律1．(2021·鄭州質(zhì)檢)為了“探究加速度與力、質(zhì)量的關系”，現(xiàn)供應如圖所示的試驗裝置．請思考探究思路并回答下列問題：(1)為了消退小車與水平木板之間摩擦力的影響應實行的做法是________；A．將木板不帶滑輪的一端適當墊高，使小車在鉤碼拉動下恰好做勻速運動B．將木板帶滑輪的一端適當墊高，使小車在鉤碼拉動下恰好做勻速運動C．將木板不帶滑輪的一端適當墊高，在不掛鉤碼的狀況下使小車恰好做勻速運動D．將木板不帶滑輪的一端適當墊高，在不掛鉤碼的狀況下使小車能夠靜止在木板上(2)在試驗中，得到一條打點的紙帶，如圖所示，已知相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T，且間距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出，則小車加速度的表達式為a＝__________________；(3)有一組同學保持小車及車中的砝碼質(zhì)量肯定，探究加速度a與所受外力F的關系，他們在軌道水平和傾斜兩種狀況下分別做了試驗，得到了兩條a－F圖線，如圖所示．圖線________(填“①”或“②”)是在軌道傾斜狀況下得到的；小車及車中的砝碼總質(zhì)量m＝________kg.答案：(1)C(2)eq\f(x4＋x5＋x6－x1＋x2＋x3,9T2)(3)①0.5解析：(1)為平衡滑動摩擦力，應使小車的重力沿斜面對下的分力與滑動摩擦力相等，此時不能連接鉤碼，故C正確．(2)計算加速度可用逐差法得到三個加速度再取平均值，此時誤差較小，則a＝eq\f(x4＋x5＋x6－x1－x2＋x3,9T2).(3)軌道傾斜太大，即使沒有鉤碼拉小車也將加速下滑，因此圖線①為軌道傾斜狀況下得到的．由題圖中圖線可得mgsinθ－f＝ma0，F(xiàn)1＋mgsinθ－f＝ma1，可得：F1＋ma0＝ma1由圖象知F1＝1N，a0＝2m/s2，a1＝4可求得m＝0.52．如圖所示是某同學探究加速度與力的關系的試驗裝置，他在氣墊導軌上安裝了一個光電門B，滑塊上固定一遮光條(寬度為d，d較小)，滑塊用細線繞過氣墊導軌左端的定滑輪與力傳感器相連，傳感器下方懸掛鉤碼，每次滑塊都從A處由靜止釋放．(1)試驗時，將滑塊從A位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門B的時間t，若要得到滑塊的加速度，還需要測量的物理量是__________________．(2)下列不必要的一項試驗要求是________(請?zhí)顚戇x項前對應的字母)．A．應使滑塊質(zhì)量遠大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量B．應使A位置與光電門間的距離適當大些C．應將氣墊導軌調(diào)整水平D．應使細線與氣墊導軌平行(3)轉(zhuǎn)變鉤碼質(zhì)量，測出對應的力傳感器的示數(shù)F和遮光條通過光電門的時間t，通過描點作出線性圖象，爭辯滑塊的加速度與力的關系，處理數(shù)據(jù)時應作出________(填“t2－F”、“eq\f(1,t)－F”或“eq\f(1,t2)－F”)圖象．答案：(1)遮光條到光電門的距離L(2)A(3)eq\f(1,t2)－F解析：(1)滑塊的初速度為零，末速度為遮光條的寬度與時間的比值，依據(jù)v2－0＝2aL，只要測出遮光條到光電門的距離L就可得到滑塊的加速度．(2)由于力傳感器可以直接讀出合外力的大小，不用鉤碼和傳感器的重力來代替合外力，所以不需要滑塊質(zhì)量遠大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量的把握條件，應選A.(3)因v＝eq\f(d,t)，依據(jù)v2－0＝2aL得a＝eq\f(d2,2Lt2)，所以處理數(shù)據(jù)時應作出eq\f(1,t2)－F圖象．3．(2021·廣東省四校聯(lián)考)如圖所示為“探究加速度與物體受力的關系”的試驗裝置圖．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計時器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，試驗時轉(zhuǎn)變P的質(zhì)量，讀出測力計不同讀數(shù)F，不計繩與滑輪的摩擦．(1)電火花打點計時器的工作電壓為________(填“交”或“直”)流________V.(2)下列說法正確的是()A．一端帶有定滑輪的長木板必需保持水平B．試驗時應先接通電源后釋放小車C．試驗中m2應遠小于m1D．測力計的讀數(shù)始終為eq\f(m2g,2)(3)如圖為某次試驗得到的紙帶，紙帶上標出了所選的四個計數(shù)點之間的距離，相鄰計數(shù)點間還有四個點沒有畫出．由此可求得小車的加速度的大小是________m/s2(溝通電的頻率為50Hz，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)．(4)試驗時，某同學由于疏忽，遺漏了平衡摩擦力這一步驟，他測量得到的a－F圖象可能是下圖中的圖線()答案：(1)交220(2)B(3)0.50(4)C解析：(1)電火花打點計時器工作電壓為220V交變電流．(2)一端帶有定滑輪的長木板必需略微傾斜，以平衡摩擦力，選項A錯誤．試驗時應先接通電源后釋放小車，選項B正確．試驗中m2不必遠小于m1，選項C錯誤．由于P向下加速運動，測力計的讀數(shù)始終小于eq\f(m2g,2)，選項D錯誤．(3)由Δx＝aT2解得小車的加速度的大小是0.50m/s(4)遺漏了平衡摩擦力這一步驟，他測量得到的a－F圖象，應當是當F從某一值開頭增大，加速度a才開頭增大，所以可能是圖線C.4．(2022·山東理綜)某試驗小組利用彈簧測力計和刻度尺，測量滑塊在木板上運動的最大速度．甲乙試驗步驟：①用彈簧測力計測量橡皮泥和滑塊的總重力，記作G；②將裝有橡皮泥的滑塊放在水平木板上，通過水平細繩和固定彈簧測力計相連，如圖甲所示．在A端向右拉動木板，待彈簧測力計示數(shù)穩(wěn)定后，將讀數(shù)記作F；③轉(zhuǎn)變滑塊上橡皮泥的質(zhì)量，重復步驟①②；試驗數(shù)據(jù)如下表所示：G/N1.502.002.503.003.504.00F/N0.590.830.991.221.371.61④如圖乙所示，將木板固定在水平桌面上，滑塊置于木板上左端C處，細繩跨過定滑輪分別與滑塊和重物P連接，保持滑塊靜止，測量重物P離地面的高度h；⑤滑塊由靜止釋放后開頭運動并最終停在木板上的D點(未與滑輪碰撞)，測量C、D間的距離s.完成下列作圖和填空：(1)依據(jù)表中數(shù)據(jù)在給定坐標紙上作出F－G圖線．(2)由圖線求得滑塊和木板間的動摩擦因數(shù)μ＝________(保留2位有效數(shù)字)．(3)滑塊最大速度的大小v＝____________(用h、s、μ和重力加速度g表示)．答案：(1)如圖所示(2)0.40(0.38、0.39、0.41、0.42均正確)(3)eq\r(2μgs－h(huán))解析：(1)由胡克定律可知F－G圖線應為一條直線，因此應畫一條直線盡可能通過較多的點．(2)由F＝μG知，動摩擦因數(shù)μ等于圖中直線的斜率，求得μ＝0.40(0.38、0.39、0.4