（通用版）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時檢測（十九）驗證牛頓運動定律（實驗增分課）（含解析）.doc

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課時檢測(十九) 驗證牛頓運動定律 (實驗增分課) 1．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中，某同學(xué)利用如圖甲所示的實驗裝置，將一端帶滑輪的長木板固定在水平桌面上，小車置于長木板上，并用細繩跨過定滑輪與托盤相連，小車右端連一條紙帶，通過打點計時器記錄其運動情況。開始時，托盤中放少許砝碼，釋放小車，通過紙帶記錄的數(shù)據(jù)，得到如圖乙中所示的圖線a，然后在托盤上添加一個質(zhì)量為m＝0.05 kg的砝碼，再進行實驗，得到圖線b。已知小車與長木板間存在摩擦，在小車運動過程中，細繩中的拉力近似等于托盤和所加砝碼的重力之和，g取10 m/s2。則 (1)通過圖乙可以得出，小車先后兩次運動的加速度之比為________。 (2)根據(jù)圖乙，可計算小車的質(zhì)量為________kg。 解析：(1)在速度—時間圖像中，圖線的斜率表示加速度，故小車第一次運動的加速度為：a1＝ m/s2＝0.6 m/s2，第二次運動的加速度為：a2＝ m/s2＝0.8 m/s2，故小車先后兩次運動的加速度之比a1∶a2＝3∶4。 (2)設(shè)開始托盤和砝碼的質(zhì)量為m0，根據(jù)牛頓第二定律有：m0g＝Ma1，添加砝碼時有：m0g＋mg＝Ma2，解得M＝2.5 kg。 答案：(1)3∶4　(2)2.5 2．某同學(xué)用圖(a)所示的實驗裝置測量物塊與斜面之間的動摩擦因數(shù)。已知打點計時器所用電源的頻率為50 Hz，物塊下滑過程中所得到的紙帶的一部分如圖(b)所示，圖中標出了五個連續(xù)點之間的距離。 (1)物塊下滑時的加速度a＝________m/s2，打C點時物塊的速度v＝________m/s； (2)已知重力加速度大小為g，為求出動摩擦因數(shù)，還必須測量的物理量是________(填正確答案標號)。 A．物塊的質(zhì)量　　 　B．斜面的高度　　　C．斜面的傾角 解析：(1)物塊沿斜面下滑做勻加速運動，根據(jù)紙帶可得連續(xù)兩段距離之差為0.13 cm，由a＝得a＝ m/s2＝3.25 m/s2，打C點時物塊的速度v＝＝ m/s≈1.79 m/s。 (2)對物塊進行受力分析如圖，則物塊所受合外力為F合＝mgsin θ－μmg cos θ＝ma，即a＝gsin θ－μgcos θ，得μ＝，所以還需測量的物理量是斜面的傾角θ。 答案：(1)3.25　1.79　(2)C 3．在用DIS研究小車加速度與外力的關(guān)系時，某實驗小組使用如圖(a)所示的實驗裝置，重物通過滑輪用細線拉小車，在小車和重物之間接一個不計質(zhì)量的微型力傳感器，位移傳感器(發(fā)射器)隨小車一起沿水平軌道運動，位移傳感器(接收器)固定在軌道一端，實驗中力傳感器的拉力為F，保持小車[包括位移傳感器(發(fā)射器)]的質(zhì)量不變，改變重物質(zhì)量重復(fù)實驗若干次，得到加速度與外力的關(guān)系如圖(b)所示。 (1)小車與軌道的滑動摩擦力Ff＝________N。 (2)從圖像中分析，小車[包括位移傳感器(發(fā)射器)]的質(zhì)量為________kg。 (3)該實驗小組為得到a與F成正比的關(guān)系，應(yīng)將斜面的傾角θ調(diào)整到tan θ＝________。 解析：(1)根據(jù)題圖(b)可知，當(dāng)F＝0.67 N時，小車開始有加速度，則小車與軌道的滑動摩擦力Ff＝0.67 N。 (2)根據(jù)牛頓第二定律a＝＝F－，則aF圖像的斜率表示小車[包括位移傳感器(發(fā)射器)]質(zhì)量的倒數(shù)，則M＝＝ kg＝ kg≈0.67 kg。 (3)為得到a與F成正比的關(guān)系，則應(yīng)該平衡摩擦力，則有：Mgsin θ＝μMgcos θ，解得：tan θ＝μ，根據(jù)Ff＝μMg得：μ＝＝0.1，所以tan θ＝0.1。 答案：(1)0.67(0.65～0.7均可)　(2)0.67　(3)0.1 4．甲、乙兩同學(xué)均設(shè)計了測動摩擦因數(shù)的實驗，已知重力加速度為g。 (1)甲同學(xué)所設(shè)計的實驗裝置如圖1所示，其中A為一質(zhì)量為M的長直木板，B為木板上放置的質(zhì)量為m的物塊，C為物塊右端連接的一輕質(zhì)彈簧測力計(水平放置)，實驗時用力將A從B的下方抽出，通過C的讀數(shù)F1即可測出動摩擦因數(shù)，則該設(shè)計能測出________(填“A與B”或“A與地面”)之間的動摩擦因數(shù)，其表達式為________。 (2)乙同學(xué)的設(shè)計如圖2所示，他在一端帶有光滑輕質(zhì)定滑輪的長木板上固定A、B兩個光電門，與光電門相連的計時器可以顯示帶有遮光條的物塊在其間的運動時間，與跨過定滑輪的輕質(zhì)細繩相連的輕質(zhì)測力計能顯示掛鉤處所受的拉力。實驗時，多次改變砂桶中砂的質(zhì)量，每次都讓物塊從靠近光電門A處由靜止開始運動，讀出多組測力計示數(shù)F及對應(yīng)的物塊在兩光電門之間的運動時間t。在坐標系中作出F的圖線如圖3所示，圖線的斜率為k，縱軸的截距為b，橫軸的截距為c。因乙同學(xué)不能測出物塊質(zhì)量，故該同學(xué)還應(yīng)該測出的物理量為__________________________。根據(jù)該測量物理量及圖線信息可知物塊和長木板之間的動摩擦因數(shù)表達式為________。 解析：(1)當(dāng)A達到穩(wěn)定狀態(tài)時B處于靜止狀態(tài)，彈簧測力計的讀數(shù)F1與B所受的滑動摩擦力Ff大小相等，B對A的壓力大小等于B所受的重力mg，由Ff＝μFN，得μ＝＝。 (2)物塊由靜止開始做勻加速運動，位移x＝at2，可得：a＝，對于物塊根據(jù)牛頓第二定律得：F－μmg＝ma，則：F＝＋μmg，則圖線的斜率為：k＝2mx，縱軸的截距為：b＝μmg；k與摩擦力是否存在無關(guān)，物塊與長木板間的動摩擦因數(shù)為：μ＝＝。 答案：(1)A與B　　(2)光電門A、B之間的距離x　μ＝ 5．如圖甲所示，某同學(xué)設(shè)計了一個測量滑塊與長木板間的動摩擦因數(shù)的實驗裝置，裝有定滑輪的長木板固定在水平實驗臺上，長木板上有一滑塊，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細線相連，放開鉤碼，滑塊在長木板上做勻加速直線運動。 (1)實驗得到一條如圖乙所示的紙帶，相鄰兩計數(shù)點之間的時間間隔為0.1 s，由圖乙中的數(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(fù)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，得到的圖像是縱軸截距為b的一條傾斜直線，如圖丙所示。已知滑塊和動滑輪的總質(zhì)量為m，重力加速度為g，忽略滑輪與細線之間的摩擦。則滑塊和長木板之間的動摩擦因數(shù)μ＝________。 解析：(1)加速度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＋，由題圖丙所給信息可得圖像縱軸截距為：b＝，解得：μ＝。 答案：(1)2.4　(2)