【骄子之路】2016届高考物理一轮复习 3.4实验：验证牛顿第二定律课时强化作业.doc

课时强化作业十三实验：验证牛顿第二定律1某研究性学习小组用如图所示的装置探究牛顿第二定律该小组在实验中确定的研究对象是小车，而且认为细线对小车的拉力等于砂桶和砂的总重力，也是小车所受的合外力则对该实验，以下说法中不正确的是()A在长木板不带定滑轮的一端下面垫一木块，反复移动木块的位置，直到小车在砂桶和砂的拉动下带动纸带做匀速直线运动，以平衡小车运动中受到的摩擦力B实验中必须使砂桶和砂的总质量远小于小车的质量C细线对小车的真实拉力一定略小于砂桶和砂的总重力D该实验是应用“控制变量法”来探究牛顿第二定律的解析：把一端垫高是为了平衡摩擦力，但不能在砂桶的拉力下做匀速直线运动，而应该在不挂砂桶时的情况下，拖动纸带做匀速运动故选项A说法错误，选项B、C、D说法正确答案：A2图1为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图砂和砂桶的总质量为m，小车和砝码的总质量为M.实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小(1)实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行接下来还需要进行的一项操作是()A将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节m的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动B将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动C将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动(2)实验中要进行质量m和M的选取，以下最合理的一组是()AM200 g，m10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 gBM200 g，m20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 gCM400 g，m10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 gDM400 g，m20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g(3)图2是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出量出相邻的计数点之间的距离分别为：sAB4.22 cm、sBC4.65 cm、sCD5.08 cm、sDE5.49 cm、sEF5.91 cm、sFG6.34 cm.已知打点计时器的工作频率为50 Hz，则小车的加速度a_m/s2(结果保留2位有效数字)解析：(1)需要将长木板一端适当垫起一定高度，以平衡摩擦力，完成此项工作的标志就是不挂沙桶条件下，小车能带动纸带匀速运动，故选项B正确(2)根据实验原理：实验中小车的实际加速度a，实验时把mg当成对M的拉力，即忽略m对加速度的影响，使加速度约为a，显然需要mM，所以选项C合理(3)由逐差法求小球的加速度a0.42 m/s2.答案：(1)B(2)C(3)0.423(2014年全国大纲卷)现用频闪照相方法来研究物块的变速运动在一小物块沿斜面向下运动的过程中，用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图所示拍摄时频闪频率是10 Hz；通过斜面上固定的刻度尺读取的5个连续影像间的距离依次为x1、x2、x3、x4.已知斜面顶端的高度h和斜面的长度s.数据如表所示重力加速度大小g9.80 m/s2.单位：cmx1x2x3x4hs10.7615.0519.3423.6548.0080.00根据表中数据，完成下列填空：(1)物块的加速度a_m/s2(保留3位有效数字)(2)因为_，可知斜面是粗糙的解析：(1)频闪照相中相邻影像点的时间间隔相等，等于频闪光源的周期，利用逐差法求物块的加速度a4.30 m/s2.(2)若斜面光滑，对物块进行受力分析，由牛顿第二定律有mgsinma，sin，得ag5.88 m/s2.由物块的加速度a小于物块沿光滑斜面下滑的加速度a，可知斜面是粗糙的答案：(1)4.30(2)物块加速度小于物块沿光滑斜面下滑的加速度4某组同学设计了“探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系”实验如图(1)为实验装置简图，A为小车，B为电火花计时器，C为装有细砂的小桶，D为一端带有定滑轮的长木板，实验中认为细绳对小车的拉力F等于细砂和小桶的总重量，小车运动的加速度a可用纸带上打出的点求得(1)图(2)为某次实验得到的纸带，已知实验所用电源的频率为50 Hz.根据纸带可求出电火花计时器打B点时的速度为_m/s，小车的加速度大小为_m/s2.(结果均保留两位有效数字)(2)在“探究加速度a与质量m的关系”时，某同学按照自己的方案将实验数据在坐标系中进行了标注，但尚未完成图象(如图(3)所示)请继续帮助该同学作出坐标系中的图象(3)在“探究加速度a与合力F的关系”时，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F的图线如图(4)，该图线不通过坐标原点，试分析图线不通过坐标原点的原因解析：(1)AC这段位移的平均速度等于AC这段时间中间时刻的瞬时速度，即B点的瞬时速度，故vBm/s1.6 m/s.由逐差法求解小车的加速度am/s23.2 m/s2.(2)将坐标系中各点连成一条直线，连接时应使直线过尽可能多的点，不在直线上的点应大致对称地分布在直线的两侧，离直线较远的点应视为错误数据，不予考虑，连线如图所示(3)图线与横轴有截距，说明实验前没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够答案：(1)1.63.2(2)图见解析(3)实验前没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够5在探究物体的加速度a与物体所受外力F、物体质量M间的关系时，采用如图所示的实验装置小车及车中的砝码质量用M表示，盘及盘中的砝码质量用m表示(1)当M与m的大小关系满足_时，才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力(2)某一组同学先保持盘及盘中的砝码质量m一定来做实验，其具体操作步骤如下，以下做法正确的是_A平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上B每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力C实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源D用天平测出m以及小车质量M，小车运动的加速度可直接用公式a求出(3)另两组同学保持小车及车中的砝码质量M一定，探究加速度a与所受外力F的关系，由于他们操作不当，这两组同学得到的a ­F关系图象分别如图所示，其原因分别是：图甲：_；图乙：_.解析：(1)实验中的实际加速度a，实验时把mg当成对M的拉力，即忽略M对加速度的影响，使加速度约为a.满足mM.(2)平衡摩擦力的实质是让重力沿长木板的分力MgsinMgcos，所以平衡摩擦力时不需其他外力，选项A错误，选项B正确；每次实验时应先接通打点计时器的电源，再放开小车，选项C错误；小车的加速度应由实验中打出的纸带上的相关数据计算得出选项D错误(3)若mM，则a，斜率基本不变，若m过大，则m不能忽略，amg，随着m的增大，斜率减小；从题图乙可以看到，有了一定的拉力而加速度为零，显然摩擦力还没有完全平衡掉答案：(1)mM(2)B(3)m过大(或M过小)，造成m不满足远小于M，没有平衡摩擦力或木板的倾角过小6如图甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置他在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放(1)该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则d_mm.(2)实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是_(3)下列不必要的一项实验要求是_(请填写选项前对应的字母)A应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量B应使A位置与光电门间的距离适当大些C应将气垫导轨调节水平D应使细线与气垫导轨平行(4)改变钩码质量，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，通过描点作出线性图象，研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出_图象.解析：(1)游标卡尺的读数d2 mm0.05×5 mm2.25 mm.(2)滑块从A开始做匀加速直线运动，由运动公式得v22aL，要测得滑块的加速度a，还需测量滑块的遮光条到光电门B的距离(3)本实验中绳子上拉力传感器，可以测量绳对小车的拉力大小，故不需要考虑小车和砝码的质量关系，为减小实验误差，滑块从开始到光电门的距离应适当大些，应调节气垫导轨呈水平，保持绳的拉力就是滑块受到的合外力；细线与气垫轨平行，绳的拉力才是滑块受到的合外力(4)根据v22aL，v，联立得a.根据Fma，整理得·F，如果通过描点做出线性图线，则应建立­F图象答案：(1)2.25(2)遮光条到光电门的距离L(3)A(4) ­F 6