2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 全程訓(xùn)練計劃 課練10 實驗：驗證牛頓第二定律（含解析）

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1、實驗：驗證牛頓第二定律 小題狂練⑩ 小題是基礎(chǔ)　練小題　提分快 1.[2019·寧夏長慶高級中學(xué)檢測]在“驗證牛頓第二定律”的實驗中，采用如圖所示的實驗裝置，小車及車中砝碼的質(zhì)量用M表示，砂和砂桶的質(zhì)量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動的紙帶計算出． (1)實驗中，為了使細線對小車的拉力大小等于小車所受的合外力，先調(diào)節(jié)長木板一端滑輪的高度，使細線與長木板平行．接下來還需要進行的一項操作是________． A．將長木板水平放置，讓小車連著已經(jīng)穿過打點計時器的紙帶，給打點計時器通電．改變砂桶中砂子的多少，使小車在砂和砂桶的牽引下運動，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動

2、 B．將長木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?，讓小車連著已經(jīng)穿過打點計時器的紙帶，撤去砂和砂桶，給打點計時器通電，輕推小車，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動 C．將長木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨龋啡ゼ垘б约吧昂蜕巴埃p推小車，觀察判斷小車是否做勻速運動 (2)實驗中要進行質(zhì)量m和M的選取，以下最合理的一組是________． A．M＝200 g，m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、35 g、40 g B．M＝200 g，m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g C．M＝400 g，m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、35 g、40

3、 g D．M＝400 g，m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g (3)已知打點計時器使用的交流電頻率為50 Hz，每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點未畫出，利用圖給數(shù)據(jù)可求出小車運動的加速度a＝________ m/s2.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 答案：(1)B　(2)C　(3)1.58 解析：(1)為了使細線對小車的拉力大小等于小車所受的合外力，先調(diào)節(jié)長木板一端滑輪的高度，使細線與長木板平行．接下來還需要進行的一項操作是將長木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨龋屝≤囘B著已經(jīng)穿過打點計時器的紙帶，撤去砂和砂桶，給打點計時器通電，輕推小車，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速

4、運動，即平衡摩擦力，B正確．(2)當(dāng)m遠遠小于M時，即當(dāng)砂和砂桶總質(zhì)量遠遠小于小車和砝碼的總質(zhì)量，細線的拉力大小近似等于砂和砂桶的總重力．因此最合理的一組是C.(3)相鄰的兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出，兩相鄰的計數(shù)點時間間隔為T＝0.1 s，利用勻變速直線運動的推論Δx＝aT2，得xDE－xAB＝3a1T2、xEF－xBC＝3a2T2，xCD－xOA＝3a3T2，則加速度應(yīng)為a＝＝ m/s2＝1.58 m/s2. 2．[2019·陜西省西安市長安一中模擬]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，滑塊用細線繞過氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪

5、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．已知遮光條的寬度d＝2.25 mm. (1)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A位置與光電門間的距離適當(dāng)大些 B．應(yīng)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平 C．應(yīng)使細線與氣墊導(dǎo)軌平行 D．應(yīng)使滑塊質(zhì)量遠大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量 (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是__________________________．(寫出物理量名稱及表示符號) (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

6、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______圖象． 答案：(1)D　(2)A位置到光電門的距離L　(3)F－ 解析：(1)應(yīng)使A位置與光電門間的距離適當(dāng)大些，有利于減小誤差，故A是必要的；應(yīng)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平，使拉力等于合力，故B是必要的；要保持細線方向與氣墊導(dǎo)軌平行，故C是必要的；拉力是直接通過力傳感器測量的，故與滑塊質(zhì)量和鉤碼質(zhì)量大小關(guān)系無關(guān)，故D是不必要的；(2)根據(jù)勻變速直線運動的位移速度公式得v2＝2aL，又因為v＝，解得a＝，故要測加速度還需要測出A位置到光電門的距離L；(3)根據(jù)牛頓第二定律得：a＝，解得：F＝·，所以處

7、理數(shù)據(jù)時應(yīng)作出F－的圖象． 3．[2019·重慶市重慶一中考試]某實驗小組設(shè)計如圖甲所示實驗裝置“探究加速度與力的關(guān)系”．已知小車的質(zhì)量M，砝碼盤的質(zhì)量m0，打點計時器使用的交流電頻率f＝50 Hz. (1)探究方案的實驗步驟 A．按圖甲安裝好實驗裝置； 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，記錄砝碼盤中砝碼的質(zhì)量m； D．將小車緊靠打點計時器，接通電源后放開小車，得到一條點跡清晰的紙帶，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m，重復(fù)多次步驟B～D，得到多組m、a. (2)

8、記錄數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)分析 ①實驗中打出的其中一條紙帶如圖乙所示，由該紙帶可求得小車的加速度a＝________ m/s2. ②實驗小組認為小車受到的合外力F＝mg，根據(jù)記錄數(shù)據(jù)和紙帶，將計算得到的合外力和加速度填入設(shè)計的表中(表略)． ③建立a－F坐標(biāo)系，利用②中得到的表中數(shù)據(jù)描點得到如圖丙所示的圖線．根據(jù)圖線，“小車加速度a與外力F成正比”的結(jié)論是________(選填“成立”或“不成立”)的；已知圖線延長線與橫軸的交點A的坐標(biāo)是(－0.08 N,0)，由此可知，砝碼盤的質(zhì)量m0＝________ kg.(已知數(shù)據(jù)測量是準(zhǔn)確的，重力加速度g取10 m/s2) (3)方案評估：若認為小車受到

9、的合外力等于砝碼盤和砝碼的總重力，即F＝(m0＋m)g，實驗中隨著F的增大，不再滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量要求，實驗圖應(yīng)為________．(填正確答案標(biāo)號) 答案：(2)①0.88?、鄄怀闪ⅰ?.008　(3)A 解析：(2)①根據(jù)Δx＝aT2，運用逐差法得a＝ m/s2＝0.88 m/s2；③由題圖丙可知，圖象是不過原點的傾斜直線，a與 F不成正比；由圖象可知，當(dāng)F＝0時，小車有加速度，這說明在計算小車所受的合外力時未計入砝碼盤的重力，由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，砝碼盤的重力大小為0.08 N，則砝碼盤的質(zhì)量m0＝0.008 kg；(3)

10、當(dāng)小車勻速下滑時有：Mgsinθ＝f＋(m＋m0)g，當(dāng)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，故a－F圖線是過原點的傾斜直線，A正確． 4．[2019·河北省衡水中學(xué)一調(diào)]為了探究質(zhì)量一定時加速度與力的關(guān)系，一同學(xué)設(shè)計了如圖甲所示的實驗裝置．其中帶滑輪的小車的質(zhì)量為M，砂和砂桶的質(zhì)量為m.(滑輪質(zhì)量不計) (1)實驗時，一定要進行的操作是________． A．用天平測出砂和砂桶的質(zhì)量 B．將帶滑輪的長木板右端墊高，以平衡摩擦力 C．小車靠近打點計時器，先接

11、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) D．改變砂和砂桶的質(zhì)量，打出幾條紙帶 E．為減小誤差，實驗中一定要保證砂和砂桶的質(zhì)量m遠小于小車的質(zhì)量M (2)該同學(xué)在實驗中得到如圖乙所示的一條紙帶(兩相鄰計數(shù)點間還有四個點)，測得：x1＝1.40 cm，x2＝1.90 cm，x3＝2.38 cm，x4＝2.88 cm，x5＝3.39 cm，x6＝3.87 cm.那么打下3點時小車的瞬時速度的大小是________ m/s，小車加速度的大小是________ m/s2.已知打點計時器采用的是頻率為50 Hz的交流電(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)． (3)以彈簧測力計的示數(shù)F為

12、橫坐標(biāo)，加速度a為縱坐標(biāo)，作出的a－F圖象是一條直線，如圖丙所示，圖線與橫軸的夾角為θ，求得圖線的斜率為k，則小車的質(zhì)量為________． A．2tanθ B. C．k D. 答案：(1)BCD　(2)0.26　0.50　(3)D 解析：(1)本實驗中拉力可以由彈簧測力計測出，不需要用天平測出砂和砂桶的質(zhì)量，也就不需要使砂和砂桶的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，A、E錯誤；彈簧測力計測出拉力，從而得到小車受到的合外力，故需要將帶滑輪的長木板右端墊高，以平衡摩擦力，B正確；打點計時器使用時，先接通電源，再釋放小車，該實驗探究質(zhì)量一定時加速度與力的關(guān)系，要記錄彈簧測力計的示數(shù)，C正

13、確；改變砂和砂桶質(zhì)量，即改變拉力的大小，打出幾條紙帶，研究加速度隨力的變化關(guān)系，D正確．(2)兩相鄰計數(shù)點間還有四個點，則相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔T＝0.02×5 s＝0.1 s；打下3點時小車的瞬時速度的大小v＝＝ m/s≈0.26 m/s；由勻變速直線運動的推論可知，小車加速度的大小a＝，代入數(shù)據(jù)可解得a＝0.50 m/s2.(3)以彈簧測力計的示數(shù)F為橫坐標(biāo)，加速度a為縱坐標(biāo)，故k＝，由牛頓第二定律F合＝Ma得，小車的質(zhì)量為M＝＝＝，故選D. 5．[2019·湖北省宜昌市部分高中聯(lián)考]某同學(xué)做“探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系”的實驗．如圖甲所示是該實驗的裝置，他將光電門固定在水平軌道上的B點

14、，用不同重物通過細線拉同一小車，每次小車都從同一位置A由靜止釋放． (1)實驗中可近似認為細線對小車的拉力與重物重力大小相等，則重物的質(zhì)量m與小車的質(zhì)量M間應(yīng)滿足的關(guān)系為________． (2)若用游標(biāo)卡尺測出遮光條的寬度d如圖乙所示，則d＝________ cm；實驗時將小車從圖示位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門的時間Δt，就可以計算出小車經(jīng)過光電門時的速度v. (3)測出多組重物的質(zhì)量m和對應(yīng)遮光條通過光電門的時間Δt，并算出相應(yīng)的小車經(jīng)過光電門時的速度v，通過描點作出v2－m線性圖象(如圖丙所示)，從圖線得到的結(jié)論是：在小車質(zhì)量一定時，__________

15、____________.如果小車的質(zhì)量M＝5 kg，圖象的斜率k＝1 m2·s－2·kg－1，則A、B間的距離s＝________ m．(g取10 m/s2) (4)另一實驗小組設(shè)計了如圖(a)所示的實驗裝置，通過改變重物的質(zhì)量，利用計算機可得滑塊運動的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象．他們在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了實驗，得到了兩條a－F圖線，如圖(b)所示．滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量m′＝________kg；滑塊和軌道間的動摩擦因數(shù)μ＝________.(重力加速度g取10 m/s2，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力) 答案：(1)m?M　(2)1.050　(3)加速度與

16、合外力成正比　0.25　(4)0.5　0.2 解析：(1)該實驗的研究對象是小車，采用控制變量法研究．當(dāng)質(zhì)量一定時，研究小車的加速度和小車所受合力的關(guān)系．為消除摩擦力對實驗的影響，可以把木板的右端適當(dāng)墊高，以使小車的重力沿斜面的分力和摩擦力相抵消，那么小車所受的合力就是細線的拉力．根據(jù)牛頓第二定律：對重物，mg－F＝ma，對小車，F(xiàn)＝Ma，解得F＝＝，當(dāng)m遠小于M，即當(dāng)重物重力遠小于小車的重力時，細線的拉力近似等于重物的總重力．(2)游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為10 mm，游標(biāo)尺讀數(shù)為0.05×10 mm＝0.50 mm，所以最終讀數(shù)為：10 mm＋0.50 mm＝10.50 mm＝1.050 cm

17、；數(shù)字計時器記錄通過光電門的時間，由位移公式計算出小車通過光電門的平均速度，用該平均速度代替小車的瞬時速度，故在遮光條經(jīng)過光電門時小車的瞬間速度為：v＝.(3)由題意可知，該實驗中保持小車質(zhì)量M不變，因此有：v2＝2as＝m，由題意可知，M、s不變，因v2－m圖象為過原點的直線，則說明加速度與合外力成正比．如果小車的質(zhì)量M＝5 kg，圖象的斜率k＝1 m2·s－2·kg－1，則＝1 m2·s－2·kg－1，解得A、B間的距離s＝0.25 m．(4)當(dāng)軌道水平時，根據(jù)牛頓第二定律得：a＝＝－μg，可知圖線的斜率k′＝＝2 kg－1，解得：m′＝0.5 kg，縱軸截距的絕對值μg＝2 m·s－2，

18、解得：μ＝0.2. 6．[2019·重慶調(diào)研]某組同學(xué)計劃用如圖甲所示的實驗裝置，探究加速度a與合外力F及小車質(zhì)量M之間的關(guān)系． (1)為了平衡小車在運動過程中受到的阻力，必須使木板傾斜恰當(dāng)?shù)慕嵌圈?，若小車和木板之間的動摩擦因數(shù)為μ，則tanθ________μ(選填“>”、“<”或“＝”)． (2)實驗得到如圖乙所示的紙帶．O點為小車運動起始時刻所打的點，選取時間間隔為0.1 s的相鄰計數(shù)點記為A、B、C、D、E、F、G，小車的加速度大小為________ m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)． (3)在處理實驗數(shù)據(jù)時，用m表示砝碼和托盤的總質(zhì)量，用M表示小車的質(zhì)量，用g表示當(dāng)?shù)氐闹?/p>

19、力加速度．若用m、M和g表示小車的加速度，則測量值為________，理論值為________． 答案：(1)＝　(2)0.99　(3)　 解析：(1)當(dāng)平衡摩擦力后，由力的平衡條件可知mgsinθ＝μmgcosθ，則μ＝tanθ.(2)對打出的紙帶由A到G的過程中，xDG－xAD＝9aT2，T＝0.1 s，代入數(shù)據(jù)解得a＝0.99 m/s2.(3)在探究加速度與合外力及小車質(zhì)量的關(guān)系時，小車加速度的測量值為a＝，而其實際值應(yīng)為a＝. 課時測評⑩ 綜合提能力　課時練　贏高分 1.研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲探究小車質(zhì)量不變時其加速度與力的關(guān)系，該小組在實驗室設(shè)計了一套如圖甲所示

20、的裝置，圖中A為小車，B為打點計時器，C為力傳感器(測繩子的拉力)，P為小桶(內(nèi)有砂子)，M是一端帶有定滑輪的水平放置的足夠長的木板．不計繩子與滑輪間的摩擦． 　　　 圖甲　　　　　　　　　　　　　圖乙 (1)要順利完成該實驗，除圖中實驗儀器和低壓交流電源(含導(dǎo)線)外，還需要的實驗儀器是________(填“刻度尺”、“天平”或“秒表”)． (2)平衡摩擦力后再按上述方案做實驗，是否要求小桶和砂子的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量？________(填“是”或“否”)． (3)已知交流電源的頻率為50 Hz，某次實驗得到的紙帶如圖乙所示，圖中相鄰兩計數(shù)點之間還有4個點未畫出，由該紙帶可

21、求得小車的加速度a＝________m/s2.(結(jié)果保留2位有效數(shù)字) 答案：(1)刻度尺　(2)否　(3)0.90 解析：(2)因為力傳感器可測得小車受到的拉力，故不需要再保證實驗中小桶和砂子的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量的條件；(3)根據(jù)逐差法可求得結(jié)果． 2．在探究物體的加速度與物體所受外力、物體質(zhì)量間的關(guān)系時，采用如圖所示的實驗裝置．小車及車中砝碼的總質(zhì)量用M表示，盤及盤中砝碼的總質(zhì)量用m表示． (1)當(dāng)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總重力． (2)某一組同學(xué)先保持盤及盤中砝碼的總質(zhì)量m一定來做實驗，其具體操作步驟如下，以下

22、做法正確的是(　　) A．平衡摩擦力時，應(yīng)將盤及盤中砝碼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，再接通打點計時器的電源 D．用天平測出m以及小車和車中砝碼的總質(zhì)量M，小車運動的加速度可直接用公式a＝求出 (3) 另兩組同學(xué)保持小車及車中砝碼的總質(zhì)量M一定，探究加速度a與所受外力F的關(guān)系，由于他們操作不當(dāng)，這兩組同學(xué)得到的a－F關(guān)系圖象分別如圖甲和圖乙所示，其原因分別是： 圖甲：_______________________________________； 圖乙：__________________________

23、_____________. 答案：(1)m?M　(2)B　(3)不滿足m?M　沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力時傾角過小 解析：(1)在實驗中，整體的加速度a＝，只有當(dāng)m?M時，小車所受的拉力才可以認為等于盤和砝碼的總重力． (2)平衡摩擦力時，應(yīng)將繩從小車上拿去，輕輕推動小車，使小車沿木板運動，通過打點計時器打出來的紙帶判斷小車是否勻速運動，故A錯誤；每次改變小車的質(zhì)量時，小車的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力，故B正確；實驗時，若先放開小車，再接通打點計時器電源，由于小車運動較快，可能會使打出來的點很少，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，故C錯誤；用天平測出m以及M，直接用公式

24、a＝求出，這是在直接運用牛頓第二定律進行計算，我們應(yīng)利用打點計時器打出來的紙帶計算加速度，故D錯誤． (3)圖甲中a－F圖象發(fā)生彎曲，這是由于沒有保證小車及車中砝碼的總質(zhì)量遠大于盤及盤中砝碼的總質(zhì)量造成的．圖乙中直線沒過原點，當(dāng)F≠0時，a＝0，也就是說當(dāng)繩子上有拉力時小車的加速度還為0，說明該組同學(xué)實驗操作中遺漏了平衡摩擦力或平衡摩擦力時傾角過小． 3．學(xué)習(xí)了傳感器之后，在“研究小車加速度與所受合外力的關(guān)系”實驗中，甲、乙兩實驗小組引進“位移傳感器”、“力傳感器”，分別用如圖(a)、(b)所示的實驗裝置做實驗，重物通過細線跨過滑輪拉相同質(zhì)量的小車，位移傳感器B隨小車一起沿水平軌道運動，位

25、移傳感器A固定在軌道一端．在運動過程中位移傳感器B發(fā)出信號，位移傳感器A接收信號且顯示小車運動的位移．甲組實驗中把重物的重力作為拉力F，乙組直接用力傳感器測得拉力F，改變重物的重力重復(fù)實驗多次，記錄多組數(shù)據(jù)，并畫出a－F圖象． (1)甲組實驗把重物的重力作為拉力F的條件是_________________________________________________． (2)圖(c)中符合甲組同學(xué)作出的實驗圖象的是________；符合乙組同學(xué)作出的實驗圖象的是________． 答案：(1)小車的質(zhì)量遠大于重物的質(zhì)量　(2)②?、? 解析：(1)甲組實驗把重物的重力作為拉力F的條

26、件是小車的質(zhì)量遠大于重物的質(zhì)量． (2)由于甲組實驗把重物的重力作為拉力F，當(dāng)重物的質(zhì)量增大到一定數(shù)值后圖線將偏離直線，向下彎曲，所以圖(c)中符合甲組同學(xué)作出的實驗圖象的是②；符合乙組同學(xué)作出的實驗圖象的是①. 4．某實驗小組利用如圖甲所示的氣墊導(dǎo)軌實驗裝置來探究合力一定時物體的加速度與質(zhì)量之間的關(guān)系． 　甲 乙 (1)做實驗時，將滑塊從圖甲所示位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器(圖中未畫出)可讀出遮光條通過光電門1、2的時間分別為Δt1、Δt2；用刻度尺測得兩個光電門中心之間的距離x，用游標(biāo)卡尺測得遮光條寬度d.則滑塊經(jīng)過光電門1時的速度表達式v1＝________；滑塊加速度

27、的表達式a＝________(以上表達式均用已知字母表示)．如圖乙所示，若用20分度的游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度，其讀數(shù)為________ mm. (2)為了保持滑塊所受的合力不變，可改變滑塊質(zhì)量M和氣墊導(dǎo)軌右端高度h(見圖甲)．關(guān)于“改變滑塊質(zhì)量M和氣墊導(dǎo)軌右端的高度h\”的正確操作方法是_________________． (填選項字母) A．M增大時，h增大，以保持二者乘積增大 B．M增大時，h減小，以保持二者乘積不變 C．M減小時，h增大，以保持二者乘積不變 D．M減小時，h減小，以保持二者乘積減小 答案：(1)　　8.15　(2)BC 解析：(1)滑塊經(jīng)過光電門1時的速

28、度表達式v1＝，經(jīng)過光電門2時的速度v2＝，a＝＝，游標(biāo)卡尺的讀數(shù)由主尺和游標(biāo)尺兩部分組成，讀數(shù)為8.15 mm. (2)氣墊導(dǎo)軌上滑塊沿導(dǎo)軌下滑，重力沿導(dǎo)軌方向的分力Mgsinθ等于合力，而Mgsinθ＝，為了保持滑塊所受的合力不變，可改變滑塊質(zhì)量M和氣墊導(dǎo)軌右端高度h，M增大時，h減小，以保持二者乘積不變；M減小時，h增大，以保持二者乘積不變．選項B、C正確． 5．在“探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中． (1)備有器材：A.帶有定滑輪的長木板；B.電磁打點計時器、低壓交流電源、紙帶；C.細繩、小車、砝碼；D.裝有細砂的砂桶；E.墊片；F.毫米刻度尺．還缺少的一件器材是________

29、． (2)實驗得到如圖(a)所示的一條紙帶，相鄰兩計數(shù)點的時間間隔為T；B、C間距s2和D、E間距s4已測出，利用這兩段間距計算小車加速度a的表達式為a＝________. (3)同學(xué)甲根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出如圖(b)所示a—圖線，從圖線可得砂和砂桶的總質(zhì)量為________________kg.(g取10 m/s2) (4)同學(xué)乙根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出了圖(c)所示圖線，從圖線可知同學(xué)乙操作過程中可能_______________________． 答案：(1)天平　(2)　(3)0.020(0.018～0.022均正確)　(4)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足 解析：(1)本題需要用天平

30、測量小車的質(zhì)量，所以還缺少的器材是天平．(2)根據(jù)逐差法得s4－s2＝2aT2，解得a＝.(3)根據(jù)牛頓第二定律可知，a＝，則F即為a－圖象的斜率，所以砂和砂桶的總重力m′g＝F＝ N＝0.20 N，解得m′＝0.020 kg.(4)由題圖(c)可知，圖線不通過坐標(biāo)原點，當(dāng)F為某一大于零的值時，加速度為零，可知未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足． 6．[2019·山東棗莊模擬](1)某位同學(xué)用圖1所示實驗裝置做驗證牛頓第二定律實驗，實驗前必須進行的操作步驟是__________________． (2)正確操作后通過測量，作出a—F圖線，如圖2中的實線所示，則圖線上部彎曲的原因是___

31、__________________________________ ______________________________________________________. (3)打點計時器使用的交流電頻率f＝50 Hz，如圖3是某同學(xué)在正確操作下獲得的一條紙帶，其中A、B、C、D、E每相鄰兩點之間還有4個點沒有標(biāo)出，寫出用s1、s2、s3、s4以及f來表示小車加速度的計算式：a＝________；根據(jù)紙帶所提供的數(shù)據(jù)，計算可得小車的加速度大小為________m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)． 答案：(1)平衡摩擦力　(2)沒有滿足小車質(zhì)量遠大于砂和砂桶的總質(zhì)量　(3)f2　0

32、.60 解析：(1)小車質(zhì)量M一定時，其加速度a與合力F成正比，而小車與木板之間若存在摩擦力，就不能用繩子的拉力代替合力，所以在做實驗前必須要先平衡摩擦力．(2)隨著合力F的增大，砂和砂桶的總質(zhì)量越來越大，最后出現(xiàn)了不滿足砂和砂桶的總質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量的情況，因此a－F圖線出現(xiàn)了上部彎曲的現(xiàn)象．(3)由題意可知，兩計數(shù)點之間的時間間隔為T＝×5＝0.1 s，由逐差法可得a＝＝f2，代入數(shù)據(jù)解得a＝0.60 m/s2. 7．[2019·廣西適應(yīng)性測試]要測量兩個質(zhì)量不等的沙袋的質(zhì)量，由于沒有直接的測量工具，某實驗小組選用下列器材：輕質(zhì)定滑輪(質(zhì)量和摩擦可忽略)、砝碼一套(總質(zhì)量m＝0.2 k

33、g)、細線、刻度尺、秒表．他們根據(jù)已 學(xué)過的物理學(xué)知識，選擇合適的變量得到線性關(guān)系，作出圖線并根據(jù)圖線的斜率和截距求出沙袋的質(zhì)量．請完成下列步驟： (1)實驗裝置如圖所示，設(shè)右邊沙袋A的質(zhì)量為mA，左邊沙袋B的質(zhì)量為mB. (2)取出質(zhì)量為mi的砝碼放在沙袋A中，剩余砝碼都放在左邊沙袋B中，發(fā)現(xiàn)A下降，B上升(左右兩側(cè)砝碼的總質(zhì)量始終不變)． (3)用刻度尺測出沙袋A開始時離桌面的距離h，用秒表測出A從開始位置下降到桌面所用的時間t，則可知A的加速度大小a＝________. (4)改變mi，測量相應(yīng)的加速度a，得到多組mi及a的數(shù)據(jù)，作________(選填“a－mi”或“a－

34、”)圖線． (5)若求得圖線的斜率k＝2.0 m/(kg·s2)，縱軸上的截距b＝0.4 m/s2，則沙袋的質(zhì)量mA＝__________kg，mB＝__________kg.(重力加速度g取10 m/s2) 答案：(3)　(4)a－mi　(5)5.2　4.6 解析：(3)由初速度為零的勻變速直線運動的位移與時間關(guān)系：h＝at2，得a＝.(4)用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)時，主要是應(yīng)用兩變量之間的線性關(guān)系，設(shè)細線張力為T，由牛頓第二定律，對沙袋A有(mi＋mA)g－T＝(mA＋mi)a，對沙袋B有T－[(m－mi)＋mB]g＝[(m－mi)＋mB]a，聯(lián)立解得：a＝mi＋g，所以應(yīng)作出a－mi圖

35、線．(5)由已知條件，k＝＝2.0 m/(kg·s2)，b＝g＝0.4 m/s2，聯(lián)立解得：mA＝5.2 kg，mB＝4.6 kg. 8．某課外活動小組利用一足夠長且高度可調(diào)的木板、滑塊、位移傳感器、計時器等組成如圖甲所示實驗裝置來驗證“當(dāng)物體質(zhì)量一定時，物體運動的加速度與其所受的合外力成正比”這一結(jié)論，讓滑塊從傾斜木板上一點A(固定點A到位移傳感器的距離為x0)由靜止釋放(不計摩擦力的影響)，位移傳感器可以測出滑塊到位移傳感器的距離x，計時器記錄相應(yīng)時間t，位移傳感器連接計算機，可描繪出滑塊相對傳感器的位移x隨時間t的變化規(guī)律． (1)某次描繪出滑塊相對傳感器的位移x隨時間t的變化規(guī)

36、律如圖乙所示，則此次滑塊在t＝0.4 s時的速度大小為________ m/s，滑塊的加速度大小為________ m/s2. (2)不斷增大長木板與水平面間的夾角，每次均讓滑塊從A點由靜止釋放，用直尺測出A點到水平面間的豎直高度h，用計時器測得滑塊從A點滑到傳感器所用時間T，已知滑塊質(zhì)量為m，則滑塊所受的合外力大小F＝________. (3)以h為縱坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)，根據(jù)測量結(jié)果作出h－圖象，如能驗證“當(dāng)物體質(zhì)量一定時，物體運動的加速度與其所受的合外力成正比”這一結(jié)論，則作出的圖象應(yīng)是一條__________________________________________________

37、． 答案：(1)0.4　1.0　(2)mg　(3)過原點的傾斜直線 解析：(1)滑塊在木板上做勻變速運動，而做勻變速直線運動的物體在一段時間內(nèi)的平均速度等于它在中間時刻的瞬時速度，所以滑塊在t＝0.4 s時的速度大小為v＝×10－2m/s＝0.4 m/s，同理可得滑塊在t＝0.2 s時的速度為v1＝×10－2m/s＝0.2 m/s，所以滑塊加速度大小為a＝＝ m/s2＝1.0 m/s2. (2)由于不計摩擦力的影響，所以重力的分力即為所受的合外力，即F＝mg.(3)若F＝ma成立，則mg·＝ma，而x0＝aT2，聯(lián)立得h＝·，所以圖線應(yīng)是一條過原點的傾斜直線． 15