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1、2016年高考物理一輪復(fù)習(xí)(課件+練習(xí)):實驗四 驗證牛頓運動定律
1.(2015·鄭州質(zhì)檢)為了“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”,現(xiàn)提供如圖所示的實驗裝置.請思考探究思路并回答下列問題:
(1)為了消除小車與水平木板之間摩擦力的影響應(yīng)采取的做法是________;
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,在不掛鉤碼的情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,在不掛鉤碼的情況下使小車能夠靜止在木板上
(2)在實驗中,得到一條打點
2、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(xué)保持小車及車中的砝碼質(zhì)量一定,探究加速度a與所受外力F的關(guān)系,他們在軌道水平和傾斜兩種情況下分別做了實驗,得到了兩條a-F圖線,如圖所示.圖線________(填“①”或“②”)是在軌道傾斜情況下得到的;小車及車中的砝碼總質(zhì)量m=________kg.
答案:(1)C (2)
(3)① 0.5
解析:(1)為平衡滑動摩擦力,應(yīng)使小車的重力沿斜面向下的分力與滑動摩擦力相等,此時不能連接鉤碼,故C正確.
(
3、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=.
(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為軌道傾斜情況下得到的.
由題圖中圖線可得mgsin θ-f=ma0,
F1+mgsin θ-f=ma1,
可得:F1+ma0=ma1
由圖象知F1=1 N,a0=2 m/s2,a1=4 m/s2
可求得m=0.5 kg.
2.如圖所示是某同學(xué)探究加速度與力的關(guān)系的實驗裝置,他在氣墊導(dǎo)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(dǎo)軌左端的定滑輪與力傳感器相連,傳感器下方懸掛鉤碼,每次滑塊都從A處由靜止釋放
4、.
(1)實驗時,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)下列不必要的一項實驗要求是________(請?zhí)顚戇x項前對應(yīng)的字母).
A.應(yīng)使滑塊質(zhì)量遠大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量
B.應(yīng)使A位置與光電門間的距離適當大些
C.應(yīng)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平
D.應(yīng)使細線與氣墊導(dǎo)軌平行
(3)改變鉤碼質(zhì)量,測出對應(yīng)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,研究滑塊的加速度與力的關(guān)系,處理數(shù)據(jù)時應(yīng)作出________(填“t2-F”、“ -F”或“-F”
5、)圖象.
答案:(1)遮光條到光電門的距離L (2)A (3)-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,根據(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)因為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)量的控制條件,應(yīng)選A.
(3)因v=,根據(jù)v2-0=2aL得a=,所以處理數(shù)據(jù)時應(yīng)作出-F圖象.
3.(2015·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(guān)系”的實驗裝置圖.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
6、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,實驗時改變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須保持水平
B.實驗時應(yīng)先接通電源后釋放小車
C.實驗中m2應(yīng)遠小于m1
D.測力計的讀數(shù)始終為
(3)如圖為某次實驗得到的紙帶,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(交流電的頻率為50 Hz,結(jié)果
7、保留兩位有效數(shù)字).
(4)實驗時,某同學(xué)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220 V交變電流.
(2)一端帶有定滑輪的長木板必須稍微傾斜,以平衡摩擦力,選項A錯誤.實驗時應(yīng)先接通電源后釋放小車,選項B正確.實驗中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,選項D錯誤.
(3)由Δx=aT2解得小車的加速度的大小是0.50 m/s2.
(4)遺漏了平衡摩擦力這一步驟,他測量得到的a-F圖象,應(yīng)該
8、是當F從某一值開始增大,加速度a才開始增大,所以可能是圖線C.
4.(2014·山東理綜)某實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
實驗步驟:
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改變滑塊上橡皮泥的質(zhì)量,重復(fù)步驟①②;實驗數(shù)據(jù)如下表所示:
G/N
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
F/N
0.59
0.83
0.99
1.22
1.
9、37
1.61
④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始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)根據(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)
解析:(1)由胡克定律可知F-G圖線應(yīng)為一條直線,因此應(yīng)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、0.41、0.42均正確).
(3)懸掛物P落地之前,滑塊受到細繩拉力和摩擦力作用在木板上加速,該過程位移為h,P落地后滑塊只在摩擦力的作用下做減速運動,該過程位移為s-h(huán).P落地瞬間,滑塊速度最大,根據(jù)滑塊減速階段的運動得v2=2a(s-h(huán)),μmg=ma,解得:v=.