【優(yōu)化探究】2022屆高三物理一輪復習知能檢測：3-4實驗：驗證牛頓運動定律-

[命題報告·老師用書獨具]學問點題號試驗留意事項1試驗操作步驟2試驗數(shù)據(jù)處理4、6試驗原理及器材選擇3試驗創(chuàng)新設(shè)計5、71.在“驗證牛頓其次定律”的試驗中，以下做法正確的是()A．平衡摩擦力時，應將小盤用細繩通過定滑輪系在小車上B．每次轉(zhuǎn)變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力C．試驗時，先放開小車，再接通打點計時器的電源D．求小車運動的加速度時，可用天平測出小盤和砝碼的質(zhì)量(M′和m′)以及小車質(zhì)量M，直接用公式a＝eq\f(M′＋m′,M)g求出解析：平衡摩擦力時，不能給小車任何牽引力，A錯；由mgsinθ＝μmgcosθ，小車質(zhì)量能約去，故B對；試驗時，要先接通電源，再放開小車，C錯；此試驗是驗證牛頓其次定律，而不是應用牛頓其次定律，D錯．答案：B2．做“驗證牛頓其次定律”試驗時，按試驗要求安裝好器材后，應按確定的步驟進行試驗，下列給出供選擇的操作步驟：A．保持小盤和其中砝碼的質(zhì)量不變，在小車里加砝碼，測出加速度，重復幾次B．保持小車質(zhì)量不變，轉(zhuǎn)變小盤里砝碼的質(zhì)量，測出加速度，重復幾次C．用天平測出小車和小盤的質(zhì)量D．在長木板沒有定滑輪的一端墊上厚度合適的墊木，平衡摩擦力E．依據(jù)測出的數(shù)據(jù)，分別畫出aF和aeq\f(1,M)圖象F．用秒表測出小車運動的時間G．將裝有砝碼的小盤用細線通過定滑輪系到小車上，接通電源，釋放小車，在紙帶上打出一系列的點以上步驟中，不必要的步驟是________，正確步驟的合理挨次是________．(填寫代表字母)解析：此試驗中不需要用秒表測量小車的運動時間．答案：FCDGBAE3．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”試驗時，已供應了小車，一端附有定滑輪的長木板、紙帶、帶小盤的細線、刻度尺、天平、導線．為了完成試驗，還須從圖中選取試驗器材，其名稱是________；并分別寫出所選器材的作用__________________________．解析：該試驗為了使盤和盤中砝碼的重力近似等于繩子對小車的拉力，應保證盤和盤中砝碼的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，所以要選用砝碼；為了轉(zhuǎn)變小車的質(zhì)量，要選鉤碼；對于打點計時器的選擇，若選用電磁打點計時器則還要選擇同學電源，以便供應低壓溝通電壓，若選用電火花打點計時器，則不要同學電源．答案：同學電源、電磁打點計時器、鉤碼、砝碼或電火花計時器、鉤碼、砝碼同學電源為電磁打點計時器供應溝通電源；電磁打點計時器(電火花計時器)記錄小車運動的位置和時間；鉤碼用以轉(zhuǎn)變小車的質(zhì)量；砝碼用以轉(zhuǎn)變小車受到拉力的大小，還可用于測量小車質(zhì)量．4．(2022年滁州模擬)如圖甲所示為“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的試驗裝置．(1)在試驗過程中，打出了一條紙帶如圖乙所示，計時器打點的時間間隔為0.02s．從比較清楚的點起，每兩測量點間還有4個點未畫出，量出相鄰測量點之間的距離如圖乙所示，該小車的加速度大小a＝________m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)．(2)依據(jù)試驗收集的數(shù)據(jù)作出的a-F圖線如圖丙所示，請寫出一條對提高本試驗結(jié)果精確?????程度有益的建議：____________________________________________________________________________________________________________________.解析：(1)由Δx＝aT2得Δx＝0.16cm＝1.6×10－3m.T＝5×0.02s＝0.1s，可求得：a＝0.16m/s2(2)由圖中數(shù)據(jù)可以看出，試驗中沒有平衡或者沒有完全平衡小車的摩擦力，試驗前應先平衡小車的摩擦力．答案：(1)0.16(2)試驗前要完全平衡小車的摩擦力5.(2022年蕪湖模擬)為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如圖所示的氣墊導軌裝置進行試驗．其中G1、G2為兩個光電門，它們與數(shù)字計時器相連，當滑行器通過G1、G2光電門時，光束被遮擋的時間Δt1、Δt2都可以被測量并記錄，滑行器連同上面固定的一條形擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片寬度為D，光電門間距離為x，牽引砝碼的質(zhì)量為m，回答下列問題：(1)試驗開頭應先調(diào)整氣墊導軌下面的螺釘，使氣墊導軌水平，在不增加其他儀器的狀況下，如何推斷調(diào)整是否到位？答：________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(2)若取M＝0.4kg，轉(zhuǎn)變m的值，進行多次試驗，以下m的取值不合適的一個是________．A．m＝5g B．m＝15gC．m＝40g D．m＝400g(3)在此試驗中，需要測得每一個牽引力對應的加速度，求得的加速度的表達式為________．(用Δt1、Δt2、D、x表示)答案：(1)取下牽引砝碼，M放在任意位置都不動；或取下牽引砝碼，輕推滑行器M，數(shù)字計時器記錄每一個光電門的光束被擋的時間Δt都相等(2)D(3)a＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(D,Δt2)))2－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(D,Δt1)))2,2x)6．(2022年合肥模擬)某同學接受圖1所示的裝置探究“物體質(zhì)量確定時，其加速度與所受合力的關(guān)系”．(1)該同學是接受v-t圖象來求加速度的．圖2是試驗中打出的一條紙帶的一部分，紙帶上標出了連續(xù)的3個計數(shù)點，依次為B、C、D，相鄰計數(shù)點之間還有4個點沒有畫出．打點計時器接在頻率為50Hz的交變電源上．打點計時器打C點時，小車的速度為________m/s.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)圖2(2)其余各點的速度都標在了v-t坐標系中，如圖3甲所示．t＝0.1s時，打點計時器恰好打B點．請你將(1)中所得結(jié)果標在圖甲所示坐標系中(其他點已標出)，并作出小車運動的v-t圖線；利用圖線求出小車此次運動的加速度a＝________m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)該同學最終所得小車運動的a-F圖線如圖3乙所示，從圖中我們可以看出圖線是一條過原點的直線．依據(jù)該圖線可以確定下列推斷中錯誤的是________．A．本試驗中小車的質(zhì)量確定時，其加速度與所受合力成正比B．小車的加速度可能大于重力加速度gC．可以確定小車的質(zhì)量約為0.50kgD．試驗中配重的質(zhì)量m遠小于小車的質(zhì)量M解析：(1)相鄰計數(shù)點間時間間隔T＝0.1s，由勻變速直線運動的特點可知：vC＝eq\x\to(v)BD＝eq\f(0.1330－0.0450,2×0.1)m/s＝0.44m/s.(2)如圖所示，在v-t圖線中，圖線的斜率大小等于小車運動的加速度大小，即在圖線上取兩點，依據(jù)a＝eq\f(Δv,Δt)可得a＝1.0m/s2.(3)依據(jù)牛頓其次定律可得a＝eq\f(1,M)F，則在質(zhì)量確定時，a和F成正比，A正確；為了讓配重的重力近似等于小車所受的合力，則配重質(zhì)量應遠小于小車質(zhì)量，D正確；由圖線可知，圖線斜率大小表示小車質(zhì)量M的倒數(shù)大小，即M≈0.50kg，C正確；由于細線上的拉力是由配重所受的重力供應的，所以二者運動的加速度不行能大于重力加速度g，B錯誤．答案：(1)0.44(2)v-t圖線見解析1.0(0.95～1.1之間均可)(3)B7．某探究學習小組的同學要驗證“牛頓其次定律”，他們的試驗室組裝了一套如圖1所示的裝置，水平軌道上安裝兩個光電門，小車上固定有力傳感器和擋光板，細線一端與力傳感器連接，另一端跨過定滑輪掛上砝碼盤．試驗首先保持軌道水平，通過調(diào)整砝碼盤里砝碼的質(zhì)量讓小車做勻速運動以實現(xiàn)平衡摩擦力，再進行后面的操作，并在試驗中獲得以下測量數(shù)據(jù)：小車、力傳感器和擋光板的總質(zhì)量M，平衡摩擦力時砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量m0，擋光板的寬度d，光電門1和2和中心距離x.(1)該試驗是否需要滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠小于車的質(zhì)量？________(填“需要”或“不需要”)(2)試驗需用游標卡尺測量擋光板的寬度d，如圖2所示，d＝________mm.(3)某次試驗過程：力傳感器的讀數(shù)為F，小車通過光電門1和2的擋光時間分別為t1、t2(小車通過光電門2后，砝碼盤才落地)，已知重力加速度為g，則該試驗要驗證的表達式是__________________________________________．解析：(1)由于試驗裝置圖中已給出了力傳感器，所以不需要滿足m0?M車．(2)d＝5mm＋0.05×10mm＝5.50mm.(3)小車在光電門1處的速度為v1＝eq\f(d,t1)，在光電門2