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1、2022年高考物理一輪復習 3.4實驗 驗證牛頓運動定律知能檢測
知識點
題號
實驗注意事項
1
實驗操作步驟
2
實驗數(shù)據(jù)處理
4、6
實驗原理及器材選擇
3
實驗創(chuàng)新設計
5、7
(1)在實驗過程中,打出了一條紙帶如圖乙所示,計時器打點的時間間隔為0.02 s.從比較清晰的點起,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)根據(jù)實驗收集的數(shù)據(jù)作出的a - F圖線如圖丙所示,請寫出一條對提高本實驗結(jié)果準確程度有益的建議:
_________________
2、___________________________________________________________________________________________________.
解析:(1)由Δ x=aT 2得Δx=0.16 cm=1.6×10-3 m.
T=5×0.02 s=0.1 s,可求得:a=0.16 m/s2
(2)由圖中數(shù)據(jù)可以看出,實驗中沒有平衡或者沒有完全平衡小車的摩擦力,實驗前應先平衡小車的摩擦力.
答案:(1)0.16 (2)實驗前要完全平衡小車的摩擦力
5.(xx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實驗.其
3、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)實驗開始應先調(diào)節(jié)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情況下,如何判斷調(diào)節(jié)是否到位?
答:________________________________________________________________________
___________________________________________
4、_____________________________.
(2)若取M=0.4 kg,改變m的值,進行多次實驗,以下m的取值不合適的一個是________.
A.m=5 g B.m=15 g
C.m=40 g D.m=400 g
(3)在此實驗中,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=
6.(xx年合肥模擬)某同學采用圖1所示的裝置探究“物
5、體質(zhì)量一定時,其加速度與所受合力的關(guān)系”.
(1)該同學是采用v - t圖象來求加速度的.圖2是實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50 Hz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=0.1 s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/
6、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.根據(jù)該圖線可以確定下列判斷中錯誤的是________.
A.本實驗中小車的質(zhì)量一定時,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g
C.可以確定小車的質(zhì)量約為0.50 kg
D.實驗中配重的質(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=0.1 s,由勻變速直線運動的特點可知:
vC=BD= m/s=0.44 m/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
7、,根據(jù)a=可得a=1.0 m/s2.
(3)根據(jù)牛頓第二定律可得a=F,則在質(zhì)量一定時,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≈0.50 kg,C正確;由于細線上的拉力是由配重所受的重力提供的,所以二者運動的加速度不可能大于重力加速度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)B
7.某探究學習小組的同學要驗證“牛頓第二定律”,他們的實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
8、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.實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,并在實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)該實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)實驗需用游標卡尺測量擋光板的寬度d,如圖2所示,d=________mm.
(3)某次實驗過程: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,則該實驗要驗證的表達式是__________________________________________.
解析:(1)由于實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=5 mm+0.05×10 mm=5.50 mm.
(3)小車在光電門1處的速度為v1=,在光電門2處的速度為v2=,所以根據(jù)v-v=2ax,可得:a=由F=Ma可知F=M
答案:(1)不需要 (2)5.50
(3)F=M