2019-2020年高考物理一轮总复习 第三章 牛顿运动定律 实验4 验证牛顿第二定律对应演练 迁移运用.doc

2019-2020年高考物理一轮总复习 第三章 牛顿运动定律 实验4 验证牛顿第二定律对应演练 迁移运用1(xx湖北宜昌模拟)某同学用图甲所示的实验装置验证牛顿第二定律：(1)通过实验得到如图乙所示的aF图象，造成这一结果的原因是：在平衡摩擦力时木板与水平桌面的夹角偏大(选填“偏大”或“偏小”)(2)该同学在平衡摩擦力后进行实验，实际小车在运动过程中所受的拉力小于砝码和盘的总重力(填“大于”“小于”或“等于”)，为了便于探究、减小误差，应使小车质量M与砝码和盘的总质量m满足Mm的条件(3)该同学得到如图丙所示的纸带已知打点计时器电源频率为50 Hz.A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点xxDGxAD1.80cm.由此可算出小车的加速度a5.0m/s2.(结果保留两位有效数字)解析：(1)根据所给的aF图象可知，当F0时，小车已经有了加速度a0，所以肯定是在平衡摩擦力时木板与水平桌面间的倾角偏大造成的(2)根据牛顿定律，对小车FMa，对砝码和盘mgFma，解得Fmg，只有当Mm时，小车受到的拉力才近似等于mg，从而减少误差(3)由题图丙可读出xAD2.10 cm，xDG3.90 cm，所以xxDGxAD1.80 cm，根据xat2，解得a5.0 m/s2.2(xx上海奉贤调研)用图甲的装置“验证牛顿第二定律”时有两个“巧妙”的设计，一是要求小车的质量远大于砂和砂桶的质量之和；二是对小车要进行“平衡摩擦力”操作回答下列问题：(1)实验要求“小车质量远大于砂和砂桶质量之和”的目的是小车所受拉力近似等于砂和砂桶的总重力(2)对小车进行“平衡摩擦力”操作时，下列必须进行的是AD(填字母序号)A取下砂和砂桶B在空砂桶的牵引下，轻推一下小车，小车能做匀速直线运动C小车拖着穿过打点计时器的纸带做匀速运动时，打点计时器的电源应断开D把长木板没有定滑轮的一端垫起适当高度(3)在满足实验条件下，某同学得到了如图乙的图线(M为小车和砝码的总质量)，图线在纵轴上截距不为零的原因是长木板倾角过大解析：小车质量远大于砂和砂桶的质量之和时，小车和砂桶的加速度很小，此时砂和砂桶的总重力近似等于小车所受拉力，从而验证小车加速度与合外力的关系；(2)平衡摩擦力是使小车所受重力沿木板方向分力与小车所受摩擦力平衡，故A、D项正确，B项错；为确定小车是否为匀速运动，需要通过纸带上点迹是否均匀来判断，故C项错误；(3)纵截距不为零，即使小车质量M非常大时，小车仍有加速度，说明小车不受拉力作用时也具有加速度，因此可以断定平衡摩擦力时长木板倾角过大3(xx湖北黄冈模拟)某学习小组用图甲所示的装置探究加速度与合力的关系装置中的铝箱下端连接纸带，砂桶中可放置砂子以改变铝箱所受的外力大小，铝箱向上运动的加速度a可由打点计时器和纸带测出现保持铝箱总质量不变，逐渐增大砂桶和砂的总质量进行多次实验，得到多组a、F值(F为力传感器的示数，等于悬挂滑轮绳子的拉力)，不计滑轮的重力(1)某同学根据实验数据画出了aF关系图线如图乙所示，则由该图象可得铝箱总质量m0.20_kg，重力加速度g10_m/s2(结果保留两位有效数字)(2)当砂桶和砂的总质量M较大导致a较大时，实验得到的加速度a的值可能是CD.(填选项前的字母)A12.0 m/s2B10.0 m/s2C5.0 m/s2D6.0 m/s2解析：(1)由题意知，轻绳对铝箱的拉力为，对铝箱mgma，即aFg，对照aF图象有得m0.20 kg，g10 m/s2(2)砂桶和砂的总质量M越大，系统运动的加速度a也越大，但a一定小于g，故C、D选项正确4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，应保持小车的总质量不变，用钩码所受的重力作为小车所受的合外力，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aF关系图线(如图乙所示)分析此图线的OA段可得出的实验结论是在质量不变的情况下，加速度与合外力成正比此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是CA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aF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：mgMa得：a，而实际上a，可见AB段明显偏离直线是没有满足Mm造成的5(xx辽宁大连二模)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aF图象，图象是一条过原点的直线aF图象斜率的物理意义是.你认为把砂桶的总重力mg当做合力F是否合理？答：合理(选填“合理”或“不合理”)本次实验中，是否应该满足Mm这样的条件？答：否(选填“是”或“否”)；理由是因为实验的研究对象是整个系统，系统受到的合力就等于mg.(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Mm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Mm不变，即系统的总质量不变，研究对象是整个系统，a，可见aF图象斜率的物理意义是，系统的合力就等于所悬挂砂桶的总重力mg，不必满足Mm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Mm，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