2021年高考物理總復習實驗題型訓練 《驗證牛頓運動定律》

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1、《實驗：驗證牛頓運動定律》針對訓練 1．關(guān)于“驗證牛頓第二定律”實驗中驗證“作用力一定時，加速度與質(zhì)量成反比”的實驗過程，以下做法中正確的是 A．平衡摩擦力時，應將裝砂的小桶用細繩通過定滑輪系在小車上 B．每次改變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力 C．實驗時，先放開小車，再接通電源 D．可以利用天平測出砂桶和砂的質(zhì)量m和小車的質(zhì)量M，直接用公式a＝求出加速度 【答案】B 【解析】平衡摩擦力時，使小車的重力沿斜面向下的分力與小車運動所受摩擦力平衡，所以不能將小桶系在小車上，A錯誤；平衡摩擦力后，小車和板間的動摩擦因數(shù)μ＝tan α，與小車的質(zhì)量無關(guān)，所以改變小車的質(zhì)量時，

2、不需要重新平衡摩擦力，B正確；實驗時，應先接通電源，待打點穩(wěn)定后，再放開小車，C錯誤；本實驗是探究作用力一定時，加速度與質(zhì)量成反比，不能直接用公式a＝求加速度，D錯誤。 2．如圖甲為驗證牛頓第二定律的實驗裝置示意圖。 （1）平衡小車所受阻力的操作：取下________，把木板不帶滑輪的一端墊高；接通電火花計時器電源，輕推小車，讓小車拖著紙帶運動。如果打出的紙帶如圖乙所示，則應________（選填“減小”或“增大”）木板的傾角，反復調(diào)節(jié)，直到紙帶上打出的點跡________為止。 （2）圖丙為研究“在外力一定的條件下，物體的加速度與其質(zhì)量的關(guān)系”時所得的實驗圖像，橫坐標m為小車上砝碼

3、的質(zhì)量。設圖中直線的斜率為k，在縱軸上的截距為b，若牛頓第二定律成立，則小車受到的拉力為________，小車的質(zhì)量為________。 【答案】（1）見解析（2）F＝ M＝ 【解析】（1）平衡小車所受阻力時，需要將砝碼取下；題圖紙帶反映了小車在做加速運動，即墊木墊高了，應減小木板的傾角，直到紙帶打出的點跡均勻為止。 （2）當小車上的砝碼為零時，小車加速度為a0＝，設小車的質(zhì)量為M，則小車受到的拉力為F＝Ma0＝；圖中直線的函數(shù)關(guān)系式為＝km＋b，根據(jù)牛頓第二定律F＝（m＋M）a，可解得：M＝，F(xiàn)＝。 3．如圖所示，為某同學安裝的“驗證牛頓第二定律”的實驗裝置，在小車的前端固定一個

4、傳感器，和砂桶連接的細線接在傳感器上，通過傳感器可顯示出細線的拉力。在圖示狀態(tài)下開始做實驗。 （1）從圖上可以看出，該同學在裝置和操作中的主要錯誤是____________________。 （2）若砂和砂桶的質(zhì)量為m，小車和傳感器的總重量為M，做好此實驗________（填“需要”或“不需要”）M?m的條件。 【答案】（1）見解析（2）不需要 【解析】（1）未平衡摩擦力；細線與木板不平行；開始實驗時，小車離打點計時器太遠?！? （2）不加傳感器時將砂和砂桶的重力作為細線的拉力，而接了傳感器后細線的拉力可以直接讀出。 4．利用如圖所示裝置可以做力學中的許多實驗。 （1）（多

5、選）以下說法正確的是 A．用此裝置“研究勻變速直線運動”時，必須設法消除小車和長木板間的摩擦阻力的影響 B．用此裝置“研究勻變速直線運動”時，應使小盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量 C．用此裝置“探究加速度a與力F的關(guān)系”時，必須設法消除小車和長木板間的摩擦阻力的影響 D．用此裝置“探究加速度a與力F的關(guān)系”時，應使小盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量 （2）本裝置中要用到打點計時器，如圖所示為實驗室常用的兩種計時器，其中甲裝置用的電源要求是 A．交流220 V B．直流220 V C．交流4～6 V D．直流4～6 V

6、 （3）在利用此裝置“探究加速度a與力F的關(guān)系”時，實驗中按規(guī)范操作打出的一條紙帶的一部分如圖所示。已知打點計時器接在頻率為50 Hz的交流電源上，則此次實驗中打點計時器打下A點時小車的瞬時速度為______m/s。（結(jié)果保留2位有效數(shù)字） 【答案】（1）D（2）A（3）0.53 m/s 【解析】（1）用此裝置“研究勻變速直線運動”時，沒必要消除小車和木板間的摩擦阻力的影響，也沒有必要使小盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，A、B錯誤。在用此裝置“探究加速度a與力F的關(guān)系”時，必須設法消除小車和長木板間的摩擦阻力的影響。還應使小盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，這樣才可認為細繩對小車

7、的拉力等于盤和盤內(nèi)砝碼的重力，D正確。 （2）甲是電火花計時器，可直接接220 V交流電源，A正確。 （3）打點計時器打下A點時小車的瞬時速度為vA＝ m/s≈0.53 m/s。 5．用圖（a）所示的實驗裝置驗證牛頓第二定律： （1）某同學通過實驗得到如圖（b）所示的a?F圖像，造成這一結(jié)果的原因是：在平衡摩擦力時木板與水平桌面間的傾角 （填“偏大”或“偏小”）。 （2）該同學在平衡摩擦力后進行實驗，實際小車在運動過程中所受的拉力________砝碼和盤的總重力（填“大于”“小于”或“等于”），為了便于探究、減小誤差，應使小車質(zhì)量M與砝碼和盤的總質(zhì)量m滿足_____的條件

8、。 （3）某同學得到如圖所示的紙帶。已知打點計時器電源頻率為50 Hz。A、B、C、D、E、F、G是紙帶上7個連續(xù)的點。Δx＝xDG－xAD＝______cm。由此可算出小車的加速度a＝______m/s2（保留兩位有效數(shù)字）。 【答案】（1）偏大（2）等于 M?m（3）1.80 cm 5.0 m/s2 【解析】（1）根據(jù)所給的F?a圖像可知，當F＝0時，小車已經(jīng)有了加速度a0，所以肯定是在平衡摩擦力時木板與水平桌面間的傾角偏大造成的。 （2）小于 根據(jù)牛頓定律，對小車F＝Ma，對砝碼和盤mg－F＝ma，解得F＝＜mg，只有當M?m時，小車受到的拉力才近似等于mg，從而減

9、少誤差。 （3）由題圖讀出xAD＝2.10 cm，xDG＝3.90 cm，所以Δx＝xDG－xAD＝1.80 cm，根據(jù)Δx＝aΔt2，解得a＝5.0 m/s2。 6．某同學設計了如圖所示的裝置來探究加速度與力的關(guān)系。彈簧測力計固定在一合適的木板上，桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪，細繩的兩端分別與彈簧測力計的掛鉤和礦泉水瓶連接，在桌面上畫出兩條平行線MN、PQ，并測出間距d。開始時將木板置于MN處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開始運動為止，記下彈簧測力計的示數(shù)F0，以此表示滑動摩擦力的大小。再將木板放回原處并按住，繼續(xù)向瓶中加水后，記下彈簧測力計的示數(shù)F1，然后釋放木板，

10、并用停表記下木板運動到PQ處的時間t。 （1）木板的加速度可以用d、t表示為a＝________；為了減小測量加速度的偶然誤差可以采用的方法是（一種即可）____________________________________________。 （2）改變瓶中水的質(zhì)量重復實驗，確定加速度a與彈簧測力計示數(shù)F1的關(guān)系。下列圖像能表示該同學實驗結(jié)果的是 （3）用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，它的優(yōu)點是________。（填選項前的字母） A．可以改變滑動摩擦力的大小 B．可以更方便地獲取多組實驗數(shù)據(jù) C．可以比較精確地測出摩擦力的大小 D．可以

11、獲得更大的加速度以提高實驗精度 【答案】（1） 見解析（2）C（3）B 【解析】（1）由d＝at2可得a＝。減小偶然誤差的主要方法是保持F1不變，重復實驗多次測量，求平均值。 （2）由題意可知，F(xiàn)1是水瓶的重力，設繩中拉力為FT，對木板，a＝，在M板?m水時FT≈F1，a＝，排除A、B選項；逐漸增加水的質(zhì)量，將不再滿足FT≈F1，而是FT＜F1，將導致小車加速度實際值較理論值偏小，故選項C正確。 （3）改變質(zhì)量且可以連續(xù)改變，可更方便地獲取多組實驗數(shù)據(jù)；可比較準確地測出摩擦力的大小。 7．某探究小組設計了“用一把尺子測定動摩擦因數(shù)”的實驗方案。如圖所示，將一個小球和一個滑塊用細繩連

12、接，跨在斜面上端。開始時小球和滑塊均靜止，剪斷細繩后，小球自由下落，滑塊沿斜面下滑，可先后聽到小球落地和滑塊撞擊擋板的聲音，保持小球和滑塊釋放的位置不變，調(diào)整擋板位置，重復以上操作，直到能同時聽到小球落地和滑塊撞擊擋板的聲音。用刻度尺測出小球下落的高度H、滑塊釋放點與擋板處的高度差h和沿斜面運動的位移x。（空氣阻力對本實驗的影響可以忽略） （1）滑塊沿斜面運動的加速度與重力加速度的比值為______。 （2）滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為________。 （3）以下能引起實驗誤差的是________。（填選項前的字母） A．滑塊的質(zhì)量 B．當?shù)刂亓铀俣鹊拇?/p>

13、小 C．長度測量時的讀數(shù)誤差 D．小球落地和滑塊撞擊擋板不同時 【答案】（1）（2） （3）CD 【解析】7、（1）設剪斷細繩后，小球和滑塊下落的時間均為t，則對小球：H＝gt2； 對滑塊：x＝at2；聯(lián)立解得：＝。 （2）由牛頓第二定律可知：a＝gsin α－μgcos α 則μ＝tan α－＝－＝。 （3） 根據(jù)μ＝可知，動摩擦因數(shù)與滑塊的質(zhì)量和當?shù)氐闹亓铀俣葻o關(guān)，選項A、B錯誤；長度測量時的讀數(shù)誤差和小球落地和滑塊撞擊擋板不同時會引起測量的誤差，故選項C、D正確。 8．用如圖所示的裝置進行“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗。 （1）若小車的總質(zhì)量為M，砝碼

14、和砝碼盤的總質(zhì)量為m，則當滿足________條件時，可認為小車受到的合外力大小等于砝碼和砝碼盤的總重力大小。 （2）在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系實驗中，下列做法中正確的是________。 A．平衡摩擦力時，不應將裝砝碼的砝碼盤用細線通過定滑輪系在小車上 B．每次改變小車的質(zhì)量時，都需要重新平衡摩擦力 C．實驗時，先接通打點計時器電源，再放開小車 D．小車運動的加速度可由牛頓第二定律直接求出 （3）甲同學通過對小車所牽引紙帶的測量，就能得出小車的加速度a。如圖是某次實驗所打出的一條紙帶，在紙帶上標出了5個計數(shù)點，在相鄰的兩個計數(shù)點之間有4個打點未標出，計時器打點頻率為50 Hz，

15、則小車運動的加速度為________ m/s2（保留兩位有效數(shù)字）。 （4）乙同學通過給小車增加砝碼來改變小車的質(zhì)量M，得到小車的加速度a與質(zhì)量M的數(shù)據(jù)，畫出a－圖線后，發(fā)現(xiàn)當較大時，圖線發(fā)生彎曲。該同學后來又對實驗方案進行了進一步地修正，避免了圖線的末端發(fā)生彎曲的現(xiàn)象。則該同學的修正方案可能是________。 A．改畫a與的關(guān)系圖線 B．改畫a與M＋m的關(guān)系圖線 C．改畫a與的關(guān)系圖線 D．改畫a與的關(guān)系圖線 【答案】（1）m遠小于M（2）C（3）0.45 m/s2（4）A 【解析】（1）小車在實際運動中是用砝碼和砝碼盤的重力來代替合力F，但是砝碼和砝碼盤是有質(zhì)量的，且

16、a為整個系統(tǒng)的加速度，因此mg＝F＝（M＋m）a，只有當m遠小于M時，得出的結(jié)果才會符合F＝Ma； （2）平衡摩擦力時，不能將裝砝碼的砝碼盤用細線通過定滑輪系在小車上，故A正確；實驗時，先接通打點計時器電源，再放開小車，C正確。 （3）根據(jù)逐差法可知，小車的加速度為：a＝10－2 m/s2＝0.45 m/s2。 （4）由于細線不可伸長，因此砝碼和砝碼盤與小車具有了相同大小的加速度，對它們整體根據(jù)牛頓第二定律有：mg＝（M＋m）a，解得：a＝，因此在mg一定的情況下，a∝，故選項A正確。 9．某實驗小組在實驗室用如圖甲所示的裝置來探究力學實驗，圖中小車上有固定盒子，盒子內(nèi)盛有沙子。

17、 （1）用圖甲實驗裝置來研究物體做勻變速直線運動的實驗，先接通計時器的電源（頻率為50 Hz），再釋放紙帶，得到如圖乙所示的打點紙帶（每兩個計數(shù)點之間還有四個點）。測量時發(fā)現(xiàn)B點已模糊不清，于是他測得AC長為14.56 cm，CD長為11.15 cm，DE長為13.73 cm，則打C點時小車的瞬時速度大小為_______ m/s，小車運動的加速度大小為_______ m/s2。 （2）若圖甲實驗裝置不能滿足沙桶總質(zhì)量遠遠小于小車（包括盛沙的盒子及盒子內(nèi)的沙子）的總質(zhì)量，但某同學仍使用此裝置，在保持桶內(nèi)沙子質(zhì)量不變的情況下，通過在盒子內(nèi)添加或去掉一些沙子，來探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，其理由是__

18、__________。若采用圖象法處理數(shù)據(jù)，以加速度a為縱軸，應該以________（填“A”或“B”）的倒數(shù)為橫軸。 A．小車質(zhì)量、盒子及盒子內(nèi)沙子質(zhì)量之和 B．小車質(zhì)量、盒子及盒子內(nèi)沙子與懸掛的沙桶（包括桶與桶內(nèi)的沙子）質(zhì)量之和 （3）若要用此實驗裝置還可以完成__________________________________實驗。（至少寫一個） 【答案】（1）0.986 m/s 2.58 m/s2（2）B（3）見解析 【解析】（1）由于小車做勻加速直線運動，則－＝－，＝8.57 cm 則vC＝＝0.986 m/s a＝＝2.58 m/s2 （2）實驗的研究對象是整個系

19、統(tǒng)，系統(tǒng)受到的合外力就等于沙桶的重力　 （3）驗證機械能守恒定律、探究動能定理或測定動摩擦因數(shù)。 10．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中，滲透了研究問題的多種科學方法： （1）實驗環(huán)境的等效法：__________________________________； （2）實驗條件設計的科學方法：________________________________________； （3）實驗原理的簡化：_________，即當小車質(zhì)量M車?m沙時，細繩對小車的拉力大小近似等于沙及桶的總重力m沙g； （4）實驗數(shù)據(jù)處理的科學方法：_________________________

20、_______________； （5）由a－M車圖象轉(zhuǎn)化為a－1/M車圖象，所用的科學方法：__________________。 （以上各題均選填“理想實驗法”、“圖象法”、“平衡摩擦力法”、“化曲為直法”、“控制變量法”或“近似法”） 【答案】（1）平衡摩擦力法（2）控制變量法（3）近似法（4）圖象法（5）化曲為直法 【解析】（1）由于小車運動受到摩擦阻力，所以要進行平衡摩擦力，以減小實驗誤差，稱為平衡摩擦力法； （2）在探究加速度、力與質(zhì)量三者關(guān)系時，先保持其中一個量不變，來探究其他兩個量之間的關(guān)系，稱為控制變量法； （3）當小車質(zhì)量M車?m沙時，細繩對小車的拉力大小近似等

21、于沙及桶的總重力m沙g，稱為近似法； （4）通過圖象研究實驗的結(jié)果，稱為圖象法； （5）在作圖時，由a－M車圖象轉(zhuǎn)化為a－1/M車圖象，使圖線由曲線轉(zhuǎn)化為直線，稱為化曲為直法。 11．用如圖所示的裝置探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系，帶滑輪的長木板和彈簧測力計均水平固定。 （1）實驗時，一定要進行的操作是_____。 A．小車靠近打點計時器，選接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時記錄彈簧測力計的示數(shù) B．改變砂和砂桶質(zhì)量，打出幾條紙帶 C．用天平測出砂和砂桶的質(zhì)量 D．為減小誤差，實驗中一定要保證砂和砂桶的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量 （2）以彈簧測力計的示數(shù)F為橫坐標，以加

22、速度a為縱坐標，畫出的a－F圖象可能正確的是_____。 （3）若測出的a－F圖象的斜率為k后，則小車的質(zhì)量為_____。 【答案】（1）AB（2）A（3）2k 【解析】（1）根據(jù)實驗原理不難選出A、B； （2）當質(zhì)量一定，加速度與合外力成正比，所以A正確； （3）由實驗裝置圖可知拉小車的力等于2倍的彈簧測力計示數(shù)，故M＝F合/a＝2k。 12．在探究加速度與物體所受合外力和質(zhì)量間的關(guān)系時，采用如圖甲所示的實驗裝置，小車及車中的砝碼質(zhì)量用M表示，盤及盤中的砝碼質(zhì)量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動的紙帶由打點計時器打上的點計算出： （1）本實驗應用的實驗方法是_____

23、。 A．假設法　 B．理想實驗法 C．控制變量法 D．等效替代法 （2）當m與M的大小關(guān)系滿足_____時，才可以認為繩子對小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力。 （3）如圖乙所示是實驗得到的一條紙帶，圖中A、B、C、D、E是按打點先后順序依次選取的計數(shù)點，每相鄰的兩個計數(shù)點之間有四個點未畫出。由圖中的數(shù)據(jù)可知，打B點時小車的速度為vB＝_____m/s。小車加速度的大小為a＝_____m/s2。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字） 【答案】（1）控制變量法（2）M?m（3）0.16m/s 0.81m/s2 【解析】（1）探究加速度與力的關(guān)系時，要控制小車質(zhì)量不變而改變拉力

24、大??；探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時，應控制拉力不變而改變小車質(zhì)量，這種實驗方法是控制變量法。 （2）當M?m時，才可以近似認為繩子對小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力。 （3）每相鄰的兩個計數(shù)點之間有四個點未畫出，則計數(shù)點間的時間間隔為： T＝0.02s5＝0.1s，vB＝xAC/2T＝（0.0119＋0.02）/0.2＝0.16m/s， a＝（xCE－xAC）/4T2＝（0.028＋0.0361－0.02－0.0119）/0.04＝0.81m/s2。 13．在做“探究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中，保持小車和砝碼的總質(zhì)量不變，測得小車的加速度a和拉力F的數(shù)據(jù)如下表所示。 F（N） 0

25、.20 0.30 0.40 0.50 0.60 a（m/s2） 0.11 0.19 0.29 0.40 0.51 （1）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在坐標系上作出a－F圖象； （2）圖象斜率物理意義是_ 。 （3）小車和砝碼的總質(zhì)量為_____kg。 （4）圖線（或延長線）與F軸截距的物理意義是____________。 【答案】（1）見解析（2）小車和砝碼總質(zhì)量的倒數(shù)（3）1kg（4）說明此時小車受到的阻力為0.1N 【解析】（1）根據(jù)所給數(shù)據(jù)在所給坐標系中準確描點，作出的a－F圖象如圖所示。 （2）圖象斜率表示小車和砝碼總質(zhì)量的倒數(shù)。 （3）由（1）中圖

26、象可得：1/M＝Δa/ΔF，解得M＝1kg。 （4）由a－F圖象可知，當力F＝0.1N時，小車開始運動，說明此時小車受到的阻力為0.1N。 14．某同學設計了“探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m的關(guān)系”實驗，圖（a）為實驗裝置簡圖，A為小車，B為某種打點計時器，C為裝有細砂的小桶，D為一端帶有定滑輪的長方形木板，實驗中認為細繩對小車拉力F等于細砂和小桶的總質(zhì)量，小車運動的加速度a可用紙帶上打出的點求得。 （1）圖（b）為實驗中所用打點計時器的學生電源。由學生電源可以判斷該同學選用的是圖（c）中的___（填“甲”或“乙”）打點計時器，上述圖（b）的安裝中存在的錯誤有：①_________

27、；②______________。 （a）　　　　　　　　（b） （c） （2）在“探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系”時，保持細砂和小桶質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量m，分別記錄小車加速度a與質(zhì)量m的數(shù)據(jù)。在分析處理時，同學們存在兩種方案；甲同學認為應該根據(jù)實驗中測得的數(shù)據(jù)作出小車加速度a與質(zhì)量m的圖象；乙同學認為應該根據(jù)實驗中測得的數(shù)據(jù)作出小車加速度a與其質(zhì)量倒數(shù)1/m的圖象。兩位同學都按照自己的方案將實驗數(shù)據(jù)在坐標系中進行了標注，但尚未完成圖象（如圖所示），你認為同學___（填“甲”、“乙”）的方案更合理，請繼續(xù)幫助該同學作出坐標中的圖象。

28、（3）在“探究加速度a與合力F的關(guān)系”時，保持小車的質(zhì)量不變，改變小桶中細砂的質(zhì)量，該同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了加速度a與合力F的圖線如圖（d），該圖線不通過坐標原點，試分析圖線不通過坐標原點的原因。答：________________________________________ 【答案】（1）見解析（2）見解析（3）摩擦力還沒有平衡掉 【解析】（1）圖（b）為實驗中所用打點計時器的學生電源。由學生電源可以判斷該同學選用的是圖（c）中的乙打點計時器，上述圖（b）的安裝中存在的錯誤有：①接線柱應接在交流電源上；②電壓應選擇6V擋。 （2）由牛頓第二定律F＝ma可知當合力F不變時m與a成反比

29、，在a－m圖象中應該是雙曲線，但是實驗得出的各組數(shù)據(jù)是不是落在同一條雙曲線上是不好判斷的，但是a－1/m的關(guān)系是正比例函數(shù)，此時各組數(shù)據(jù)是不是落在同一條直線上是非常容易觀察的，所以乙同學的方案更合理，實驗得出的各組數(shù)據(jù)應該大體上落在同一條直線上。 （3）從圖象可以看出有了一定的拉力F時，小車的加速度仍然是零，即小車還受到摩擦力作用，說明摩擦力還沒有平衡掉。 15．某實驗小組在“探究加速度與物體受力的關(guān)系”實驗中，設計出如下的實驗方案，其實驗裝置如圖所示。已知小車質(zhì)量M＝214.6g，砝碼盤質(zhì)量m0＝7.8g，所使用的打點計時器交流電頻率f＝50Hz。其實驗步驟是： A．按圖中所示安裝

30、好實驗裝置； B．調(diào)節(jié)長木板的傾角，輕推小車后，使小車能沿長木板向下做勻速運動； C．取下細繩和砝碼盤，記下砝碼盤中砝碼的質(zhì)量m； D．將小車置于打點計時器旁，先接通電源，再放開小車，打出一條紙帶，由紙帶求得小車的加速度a； E．重新掛上細繩和砝碼盤，改變砝碼盤中砝碼的質(zhì)量，重復B－D步驟，求得小車在不同合外力F作用下的加速度。 回答下列問題： （1）按上述方案做實驗，是否要求砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量？_____（填“是”或“否”） （2）實驗中打出的其中一條紙帶如圖2所示，由該紙帶可求得小車的加速度a＝_____m/s2 （3）某同學將有關(guān)測量數(shù)據(jù)填入他所設計

31、的表格中，如下表，他根據(jù)表中的數(shù)據(jù)畫出a－F圖象（如圖），造成圖線不過坐標原點的一條最主要原因是_____________，從該圖線延長線與橫軸的交點可求出的物理量是_______，其大小為_____。 次數(shù) 1 2 3 4 5 砝碼盤中砝碼的重力F/N 0.10 0.20 0.29 0.39 0.49 小車的加速度a/（ms－2） 0.88 1.44 1.84 2.38 2.89 【答案】（1）否（2）0.88m/s2（3）未計入砝碼盤的重力 砝碼盤的重力大小 0.08N 【解析】（1）當小車勻速下滑時有：Mgsinθ＝f＋（m＋

32、m0）g 當取下細繩和砝碼盤后，由于重力沿斜面向下的分力Mgsinθ和摩擦力f不變，因此其合外力為（m＋m0）g，由此可知該實驗中不需要砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量。 （2）根據(jù)Δx＝aT2，運用逐差法得，a＝（7.75＋8.64－6.00－6.87）10－2/40.01m/s2＝0.88m/s2。 （3）由圖象可知，當外力為零時，物體有加速度，這說明在計算小車所受的合外力時未計入砝碼盤的重力，根據(jù)數(shù)學函數(shù)關(guān)系可知該圖線延長線與橫軸的交點可求出的物理量是砝碼盤的重力大小，橫坐標一格表示0.02N，所以交點的大小為0.08N。 16．如圖所示，某同學設計了一個測量滑塊與木板間的動摩

33、擦因數(shù)的實驗裝置，裝有定滑輪的長木板固定在水平實驗臺上，木板上有一滑塊，滑塊右端固定一個動滑輪，鉤碼和彈簧測力計通過繞在滑輪上的輕繩相連，放開鉤碼，滑塊在長木板上做勻加速直線運動。 （1）實驗得到一條如圖所示的紙帶，相鄰兩計數(shù)點之間的時間間隔為0.1 s，由圖中的數(shù)據(jù)可知，滑塊運動的加速度大小是________ m/s2。（計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字） （2）讀出彈簧測力計的示數(shù)F，處理紙帶，得到滑塊運動的加速度a；改變鉤碼個數(shù)，重復實驗．以彈簧測力計的示數(shù)F為縱坐標，以加速度a為橫坐標，得到的圖象是縱軸截距為b的一條傾斜直線，如圖所示。已知滑塊和動滑輪的總質(zhì)量為m，重力加速度為g

34、，忽略滑輪與輕繩之間的摩擦，則滑塊和木板之間的動摩擦因數(shù)μ＝________。 【答案】（1）2.4 m/s2（2） 【解析】（1）加速度為a＝＝ m/s2≈2.4 m/s2； （2）滑塊受到的拉力FT為彈簧測力計示數(shù)的兩倍，即：FT＝2F滑塊受到的摩擦力為：Ff＝μmg 由牛頓第二定律可得：FT－Ff＝ma解得力F與加速度a的函數(shù)關(guān)系式為：F＝a＋ 由題圖圖象所給信息可得圖象縱截距為：b＝解得：μ＝。 17．某同學設計了一個“探究加速度與物體所受合力及質(zhì)量的關(guān)系”的實驗，圖甲為實驗裝置圖，A為小車，B為打點計時器，C為裝有沙的沙桶，D為一端帶有定滑輪的長方形木板。實驗中認為細

35、繩對小車的拉力F等于沙和沙桶的總重力，小車運動的加速度a可由打點計時器在紙帶上打出的點求得。 （1）圖乙為某次實驗得到的紙帶，紙帶上兩相鄰計數(shù)點的時間間隔為0.10 s，由圖中數(shù)據(jù)求出小車加速度值為________ m/s2。（計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字） （2）保持沙和沙桶的質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量m，分別得到小車加速度a與質(zhì)量m及對應的數(shù)據(jù)如表中所示，根據(jù)表中數(shù)據(jù)，為直觀反映F不變時，a與m的關(guān)系，請在圖中選擇恰當?shù)奈锢砹亢蜆硕冉⒆鴺讼?，并作出圖線。 次數(shù) 1 2 3 4 5 6 7 8 小車加速度a/（ms－2） 1.90 1.72 1.49 1.2

36、5 1.00 0.75 0.50 0.30 小車質(zhì)量m/kg 0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00 1.67 /kg－1 4.00 3.45 3.03 2.50 2.00 1.41 1.00 0.60 （3）從圖線中得到F不變時小車加速度a與質(zhì)量m間的定量關(guān)系是________。 （4）保持小車質(zhì)量不變，改變沙和沙桶質(zhì)量，該同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了加速度與合力F圖線如圖所示，該圖線不通過原點，其可能的原因是________________________________。 【答案】（1）0.64（2）見

37、解析（3）（4）見解析 【解析】?。?）如圖所示 （3）a＝　 （4）沒有平衡摩擦力（或平衡摩擦力不足） 18．如圖甲所示是“研究小車加速度與力的關(guān)系”的實驗裝置。木板置于水平桌面上，一端系有砂桶的細繩通過滑輪與拉力傳感器相連，拉力傳感器可顯示所受的拉力大小F，改變桶中砂的質(zhì)量多次實驗。完成下列問題： （1）實驗中需要________。 A．測量砂和砂桶的總質(zhì)量 B．保持細繩與長木板平行 C．保持小車的質(zhì)量不變 D．滿足砂和砂桶的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量 （2）實驗中得到一條紙帶，相鄰計數(shù)點間有四個點未標出，各計數(shù)點到A點的距離如圖乙所示．電源的頻率為50

38、 Hz，則打B點時小車速度大小為________ m/s，小車的加速度大小為________ m/s2。 （3）實驗中描繪出a－F圖象如圖丙所示，圖象不過坐標原點的原因是________________。 【答案】（1）BC（2）0.416 m/s 1.48 m/s2（3）平衡摩擦力過度 【解析】（1）細繩的拉力可以通過拉力傳感器測出，不需要用天平測出砂和砂桶的質(zhì)量，故A錯誤；為了使細繩對小車的拉力等于小車所受的合外力，需要平衡摩擦力，平衡摩擦力時應當將穿過打點計時器的紙帶連在小車上，調(diào)整長木板的傾斜度，讓小車拖著紙帶做勻速直線運動，同時要調(diào)整長木板上滑輪的高度使細繩與長木板平行，故B

39、正確；本實驗采用的是控制變量法，要研究小車加速度與力的關(guān)系，必須保持小車的質(zhì)量不變，故C正確；實驗中拉力通過拉力傳感器測出，不需要滿足砂和砂桶的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，故D錯誤。 （2）已知打點計時器電源頻率為50 Hz，則紙帶上相鄰計數(shù)點間的時間間隔為：T＝50.02 s＝0.1 s. B點對應的速度為：vB＝＝10－2 m/s＝0.416 m/s。 根據(jù)Δx＝aT2可得：小車運動的加速度為：a＝＝10－2 m/s2＝1.48 m/s2 （3）由題圖圖象可知，a－F圖象在a軸上有截距，這是由于平衡摩擦力過度造成的，即在實際操作中，平衡摩擦力時斜面傾角過大，平衡摩擦力過度。 19．在探

40、究物體質(zhì)量一定，加速度與所受合外力的關(guān)系時，采用如圖所示的實驗裝置，小車及車中的砝碼質(zhì)量用M表示，盤及盤中的砝碼質(zhì)量用m表示，小車的加速度可由小車后面拖動的紙帶上打點計時器打出的點計算出： （1）實驗中以下做法正確的是________ A．平衡摩擦力時，小車應連上紙帶，接通打點計時器電源 B．平衡摩擦力時，應將盤及盤中的砝碼用細繩通過定滑輪系在小車上 C．實驗時，小車應在靠近滑輪處釋放 D．調(diào)整滑輪的高度，使牽引小車的細繩與長木板平行 （2）M與m的關(guān)系應滿足m遠遠小于M，這樣做的目的是__________________。 （3）如圖所示為某次實驗得到的紙帶，實驗中打點計時

41、器接50 Hz交流電源。紙帶中計數(shù)點間的距離已標出，由此可以得小車的加速度大小約為________ m/s2。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字） （4）某實驗小組得到的a－F圖線如圖所示，圖線未過坐標原點的原因可能是______________；圖線末端彎曲的原因是______________________________。 【答案】（1）AD（2）使繩中的張力近似等于盤和盤中砝碼的總重力（3）3.2 m/s2（4）未平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足 不再滿足M遠大于m 【解析】（1）平衡摩擦力時，小車應連上紙帶，接通打點計時器電源，故A正確；平衡摩擦力的方法就是將木板一端墊高，撤去盤

42、及盤中的砝碼，使小車在木板上做勻速直線運動，故B錯誤；實驗時，小車應在靠近打點計時器處釋放，故C錯誤；調(diào)節(jié)滑輪的高度，使牽引小車的細繩與長木板保持平行，否則拉力不會等于小車所受合力，故D正確。 （2）根據(jù)牛頓第二定律可知：mg＝（M＋m）a，解得：a＝，F(xiàn)＝Ma＝＝，當m遠遠小于M時，F(xiàn)近似等于mg，故目的是使繩中的張力近似等于盤和盤中砝碼的總重力。 （3）根據(jù)Δx＝aT2得：a＝ m/s2≈3.2 m/s2 （4）圖線不通過坐標原點O，即開始施加拉力時，加速度為零，則知未平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足。a－F圖線的斜率表示質(zhì)量的倒數(shù)，開始mg比較小，近似等于細繩的拉力，斜率為M的倒數(shù)，

43、斜率不變。當m比較大，不再滿足M遠大于m，所以圖線末端彎曲。 20．如圖甲所示是小明同學“探究加速度與力的關(guān)系”的實驗裝置。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，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，每次滑塊及遮光條都從位置A處由靜止釋放。 （1）小明用游標卡尺測量遮光條的寬度d，示數(shù)如圖乙所示，則d＝________ mm。 （2）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c是________________（用文字表述）。 （3）小亮同學認為：無需測出

44、上述c和d，只要畫出以F（力傳感器示數(shù)）為橫坐標、以________為縱坐標的圖象就能直接反映加速度與力的關(guān)系。 （4）下列實驗操作和要求必要的是__________（請?zhí)顚戇x項前對應的字母）。 A．應將氣墊導軌調(diào)節(jié)水平 B．應測出鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量 C．應使A位置與光電門間的距離適當大些 D．應使滑塊質(zhì)量遠大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量 【答案】（1）2.30 mm（2）釋放前遮光條到光電門的距離（3）（4）AC 【解析】（1）由題圖知游標尺上第6條刻度線與主尺對齊，d＝2 mm＋60.05 mm＝2.30 mm； （2）實驗時，將滑塊從A位置由靜止釋放，由數(shù)字計時

45、器讀出遮光條通過光電門B的時間t，滑塊經(jīng)過光電門時的瞬時速度可近似認為是滑塊經(jīng)過光電門的平均速度。根據(jù)運動學公式可知，若要得到滑塊的加速度，還需要測量的物理量c是釋放前遮光條到光電門的距離； （3）根據(jù)F＝ma，而v＝2ac，vB＝，聯(lián)立解得F＝，則無需測出c和d，只要畫出以F（力傳感器示數(shù)）為橫坐標、以為縱坐標的圖象就能直接反映加速度與力的關(guān)系。 （4）應將氣墊導軌調(diào)節(jié)水平，這時拉力才等于合力，故A正確；拉力的大小可從力傳感器中讀出，則沒必要測出鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量，選項B錯誤；應使A位置與光電門間的距離適當大些，可以增大測量長度，從而有利于減小誤差，故C正確；拉力是直接通過力傳感器測

46、量的，故與滑塊質(zhì)量與鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量大小關(guān)系無關(guān)，故D錯誤。 21．實驗小組采用如圖甲所示實驗裝置測量木塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ，提供的器材有：帶定滑輪的長木板，有凹槽的木塊，質(zhì)量為20 g的鉤碼10個，打點計時器，電源，紙帶，細線等．實驗中將部分鉤碼懸掛在細線下，剩余的鉤碼放在木塊的凹槽中，保持長木板水平，利用打出的紙帶測量木塊的加速度。 （1） 正確進行實驗操作，得到一條紙帶，從某個清晰的打點開始，依次標注0、1、2、3、4、5、6，分別測出位置0到位置3、位置6間的距離，如圖乙。已知打點周期T＝0.02 s，則木塊的加速度a＝_ _ m/s2。 （2） 將木塊凹槽中的

47、鉤碼逐個添加到細線下端，改變懸掛鉤碼的總質(zhì)量m，測得相應的加速度a，作出a－m圖象如圖丙所示．已知當?shù)刂亓铀俣萭＝9.8 m/s2，則木塊與木板間動摩擦因數(shù)μ＝________（保留兩位有效數(shù)字）；μ的測量值________（選填“大于”“小于”或“等于”）真實值，原因是__________________（寫出一個即可）。 （3）實驗中________（選填“需要”或“不需要”）滿足懸掛鉤碼總質(zhì)量遠小于木塊和槽中鉤碼總質(zhì)量。 【答案】（1）3.33 m/s2（2）0.34 摩擦 大于（3）不需要 【解析】（1）已知打點周期T＝0.02 s，根據(jù)逐差法可得木塊的加速度為： a＝＝

48、10－2 m/s2≈3.33 m/s2。 （2）設木塊質(zhì)量為M，以M、m組成的系統(tǒng)為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律有，mg－Ff＝（M＋0.2）a，F(xiàn)f＝μ（M＋0.2－m）g，聯(lián)立可得加速度為：a＝m－μg，由題圖丙可知，當m＝0時，|a|＝μg＝3.3 m/s2，則木塊與木板間動摩擦因數(shù)μ≈0.34，因滑輪與軸承、細線間有摩擦，紙帶與打點計時器間有摩擦，所以測量值大于真實值。 （3）實驗中沒有采用細線拉力等于重力，所以不需要滿足懸掛鉤碼總質(zhì)量遠小于木塊和槽中鉤碼總質(zhì)量。 22．圖（a） 為測量物塊與水平桌面之間動摩擦因數(shù)的實驗裝置示意圖。實驗步驟如下： ①用天平測量物塊和遮光片的總

49、質(zhì)量M、重物的質(zhì)量m；用游標卡尺測量遮光片的寬度d；用米尺測量兩光電門之間的距離s； ②調(diào)整輕滑輪，使細線水平； ③讓物塊從光電門A的左側(cè)由靜止釋放，用數(shù)字毫秒計分別測出遮光片經(jīng)過光電門A和光電門B所用的時間ΔtA和ΔtB，求出加速度a； ④多次重復步驟③，求a的平均值； ⑤根據(jù)上述實驗數(shù)據(jù)求出動摩擦因數(shù)μ。 回答下列問題： （1）測量d時，某次游標卡尺（主尺的最小分度為1 mm） 的示數(shù)如圖（b） 所示，其讀數(shù)為____ cm。 （2）物塊的加速度a可用d、s、ΔtA和ΔtB表示為a＝________________。 （3）動摩擦因數(shù)μ可用M、m、和重力加速度g表示為μ＝_

50、_______________。 （4）如果細線沒有調(diào)整到水平，由此引起的誤差屬于______（填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”）。 【答案】（1）0.960 cm（2）（3）（4）系統(tǒng)誤差 【解析】（1）由題圖（b）所示游標卡尺可知，主尺示數(shù)為0.9 cm，游標尺示數(shù)為120.05 mm＝0.60 mm＝0.060 cm，則游標卡尺示數(shù)為0.9 cm＋0.060 cm＝0.960 cm。 （2）物塊經(jīng)過A點時的速度為：vA＝，物塊經(jīng)過B點時的速度為：vB＝，物塊做勻變速直線運動，由速度位移公式得：vB2－vA2＝2as，加速度為：a＝； （3）以M、m組成的系統(tǒng)為研究對象，由牛頓第二定律得：mg－μMg＝（M＋m）， 解得：μ＝； （4）如果細線沒有調(diào)整到水平，由此引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差。