2019-2020年高考物理一輪總復(fù)習(xí) 第三章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 實(shí)驗(yàn)4 驗(yàn)證牛頓第二定律對(duì)應(yīng)演練 遷移運(yùn)用1(xx湖北宜昌模擬)某同學(xué)用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證牛頓第二定律：(1)通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到如圖乙所示的aF圖象，造成這一結(jié)果的原因是：在平衡摩擦力時(shí)木板與水平桌面的夾角偏大(選填“偏大”或“偏小”)(2)該同學(xué)在平衡摩擦力后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)際小車(chē)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的拉力小于砝碼和盤(pán)的總重力(填“大于”“小于”或“等于”)，為了便于探究、減小誤差，應(yīng)使小車(chē)質(zhì)量M與砝碼和盤(pán)的總質(zhì)量m滿(mǎn)足Mm的條件(3)該同學(xué)得到如圖丙所示的紙帶已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50 Hz.A、B、C、D、E、F、G是紙帶上7個(gè)連續(xù)的點(diǎn)xxDGxAD1.80cm.由此可算出小車(chē)的加速度a5.0m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)解析：(1)根據(jù)所給的aF圖象可知，當(dāng)F0時(shí)，小車(chē)已經(jīng)有了加速度a0，所以肯定是在平衡摩擦力時(shí)木板與水平桌面間的傾角偏大造成的(2)根據(jù)牛頓定律，對(duì)小車(chē)FMa，對(duì)砝碼和盤(pán)mgFma，解得F<mg，只有當(dāng)Mm時(shí)，小車(chē)受到的拉力才近似等于mg，從而減少誤差(3)由題圖丙可讀出xAD2.10 cm，xDG3.90 cm，所以xxDGxAD1.80 cm，根據(jù)xat2，解得a5.0 m/s2.2(xx上海奉賢調(diào)研)用圖甲的裝置“驗(yàn)證牛頓第二定律”時(shí)有兩個(gè)“巧妙”的設(shè)計(jì)，一是要求小車(chē)的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂和砂桶的質(zhì)量之和；二是對(duì)小車(chē)要進(jìn)行“平衡摩擦力”操作回答下列問(wèn)題：(1)實(shí)驗(yàn)要求“小車(chē)質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂和砂桶質(zhì)量之和”的目的是小車(chē)所受拉力近似等于砂和砂桶的總重力(2)對(duì)小車(chē)進(jìn)行“平衡摩擦力”操作時(shí)，下列必須進(jìn)行的是AD(填字母序號(hào))A取下砂和砂桶B在空砂桶的牽引下，輕推一下小車(chē)，小車(chē)能做勻速直線運(yùn)動(dòng)C小車(chē)拖著穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源應(yīng)斷開(kāi)D把長(zhǎng)木板沒(méi)有定滑輪的一端墊起適當(dāng)高度(3)在滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)條件下，某同學(xué)得到了如圖乙的圖線(M為小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量)，圖線在縱軸上截距不為零的原因是長(zhǎng)木板傾角過(guò)大解析：小車(chē)質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂和砂桶的質(zhì)量之和時(shí)，小車(chē)和砂桶的加速度很小，此時(shí)砂和砂桶的總重力近似等于小車(chē)所受拉力，從而驗(yàn)證小車(chē)加速度與合外力的關(guān)系；(2)平衡摩擦力是使小車(chē)所受重力沿木板方向分力與小車(chē)所受摩擦力平衡，故A、D項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)；為確定小車(chē)是否為勻速運(yùn)動(dòng)，需要通過(guò)紙帶上點(diǎn)跡是否均勻來(lái)判斷，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；(3)縱截距不為零，即使小車(chē)質(zhì)量M非常大時(shí)，小車(chē)仍有加速度，說(shuō)明小車(chē)不受拉力作用時(shí)也具有加速度，因此可以斷定平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過(guò)大3(xx湖北黃岡模擬)某學(xué)習(xí)小組用圖甲所示的裝置探究加速度與合力的關(guān)系裝置中的鋁箱下端連接紙帶，砂桶中可放置砂子以改變鋁箱所受的外力大小，鋁箱向上運(yùn)動(dòng)的加速度a可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測(cè)出現(xiàn)保持鋁箱總質(zhì)量不變，逐漸增大砂桶和砂的總質(zhì)量進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，得到多組a、F值(F為力傳感器的示數(shù)，等于懸掛滑輪繩子的拉力)，不計(jì)滑輪的重力(1)某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出了aF關(guān)系圖線如圖乙所示，則由該圖象可得鋁箱總質(zhì)量m0.20_kg，重力加速度g10_m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(2)當(dāng)砂桶和砂的總質(zhì)量M較大導(dǎo)致a較大時(shí)，實(shí)驗(yàn)得到的加速度a的值可能是CD.(填選項(xiàng)前的字母)A12.0 m/s2B10.0 m/s2C5.0 m/s2D6.0 m/s2解析：(1)由題意知，輕繩對(duì)鋁箱的拉力為，對(duì)鋁箱mgma，即aFg，對(duì)照aF圖象有得m0.20 kg，g10 m/s2(2)砂桶和砂的總質(zhì)量M越大，系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的加速度a也越大，但a一定小于g，故C、D選項(xiàng)正確4如圖甲為“用DIS(位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī))研究加速度和力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置(1)在該實(shí)驗(yàn)中必須采用控制變量法，應(yīng)保持小車(chē)的總質(zhì)量不變，用鉤碼所受的重力作為小車(chē)所受的合外力，用DIS測(cè)小車(chē)的加速度(2)改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測(cè)量，在某次實(shí)驗(yàn)中根據(jù)測(cè)得的多組數(shù)據(jù)可畫(huà)出aF關(guān)系圖線(如圖乙所示)分析此圖線的OA段可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是在質(zhì)量不變的情況下，加速度與合外力成正比此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是CA小車(chē)與軌道之間存在摩擦B導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)C所掛鉤碼的總質(zhì)量太大D所用小車(chē)的質(zhì)量太大解析：(1)因?yàn)橐骄俊凹铀俣群土Φ年P(guān)系”，所以應(yīng)保持小車(chē)的總質(zhì)量不變，鉤碼所受的重力作為小車(chē)所受的合外力(2)由于OA段aF關(guān)系圖線為一傾斜的直線，所以在質(zhì)量不變的條件下，加速度與合外力成正比；由實(shí)驗(yàn)原理：mgMa得：a，而實(shí)際上a，可見(jiàn)AB段明顯偏離直線是沒(méi)有滿(mǎn)足Mm造成的5(xx遼寧大連二模)如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置可以驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律，小車(chē)上固定一個(gè)盒子，盒子內(nèi)盛有砂子砂桶的總質(zhì)量(包括桶以及桶內(nèi)砂子質(zhì)量)記為m，小車(chē)的總質(zhì)量(包括車(chē)、盒子及盒內(nèi)砂子質(zhì)量)記為M.(1)驗(yàn)證在質(zhì)量不變的情況下，加速度與合力成正比從盒子中取出一些砂子，裝入砂桶中，稱(chēng)量并記錄砂桶的總重力mg，將該力視為合力F，對(duì)應(yīng)的加速度a則從打下的紙帶中計(jì)算得出多次改變合力F的大小，每次都會(huì)得到一個(gè)相應(yīng)的加速度本次實(shí)驗(yàn)中，桶內(nèi)的砂子取自小車(chē)中，故系統(tǒng)的總質(zhì)量不變以合力F為橫軸，以加速度a為縱軸，畫(huà)出aF圖象，圖象是一條過(guò)原點(diǎn)的直線aF圖象斜率的物理意義是.你認(rèn)為把砂桶的總重力mg當(dāng)做合力F是否合理？答：合理(選填“合理”或“不合理”)本次實(shí)驗(yàn)中，是否應(yīng)該滿(mǎn)足Mm這樣的條件？答：否(選填“是”或“否”)；理由是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)的研究對(duì)象是整個(gè)系統(tǒng)，系統(tǒng)受到的合力就等于mg.(2)驗(yàn)證在合力不變的情況下，加速度與質(zhì)量成反比保持桶內(nèi)砂子質(zhì)量m不變，在盒子內(nèi)添加或去掉一些砂子，驗(yàn)證加速度與質(zhì)量的關(guān)系本次實(shí)驗(yàn)中，桶內(nèi)的砂子總質(zhì)量不變，故系統(tǒng)所受的合力不變用圖象法處理數(shù)據(jù)時(shí)，以加速度a為縱軸，應(yīng)該以Mm的倒數(shù)為橫軸解析：(1)將小車(chē)內(nèi)的砂子轉(zhuǎn)移到桶中，就保證了Mm不變，即系統(tǒng)的總質(zhì)量不變，研究對(duì)象是整個(gè)系統(tǒng)，a，可見(jiàn)aF圖象斜率的物理意義是，系統(tǒng)的合力就等于所懸掛砂桶的總重力mg，不必滿(mǎn)足Mm這樣的條件(2)向小車(chē)內(nèi)添加或去掉部分砂子，是改變系統(tǒng)的總質(zhì)量Mm，而系統(tǒng)的合力仍等于所懸掛砂桶的總重力mg，保證了合力不變