备考2020年高考物理一轮复习：13 实验：验证牛顿运动定律

更新时间：2019-11-06 浏览次数：226 类型：一轮复习

一、多选题

1. (2019高一下·衡阳期中) 小明用如图所示装置研究加速度与力的关系，图中带滑轮的长木板水平放置于桌面，拉力传感器可直接显示所受到的拉力大小．实验时，下列操作必要且正确的是________。
．

A . 吊上砂桶时将长木板右端适当垫高，使小车能自由匀速滑动； B . 小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录传感器的示数； C . 改变砂和砂桶质量，重复步骤B，打出几条纸带； D . 用天平测出砂和砂桶的质量； E . 为了减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量

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二、实验探究题

2. (2019高三上·呼兰月考) 研究性学习小组的同学欲探究小车质量不变时其加速度与力的关系，该小组在实验室设计了一套如图甲所示的装置，图中A为小车，B为打点计时器，C为力传感器(测绳子的拉力)，P为小桶(内有砂子)，M是一端带有定滑轮的水平放置的足够长的木板．不计绳子与滑轮间的摩擦．
1. （1）要顺利完成该实验，除图中实验仪器和低压交流电源(含导线)外，还需要的实验仪器是(填“刻度尺”、“天平”或“秒表”)．
2. （2）平衡摩擦力后再按上述方案做实验，是否要求小桶和砂子的总质量远小于小车的质量？ (填“是”或“否”)．
3. （3）已知交流电源的频率为50Hz，某次实验得到的纸带如图乙所示，图中相邻计数点之间还有4个点未画出，由该纸带可求得小车的加速度a＝m/s².(结果保留2位有效数字)
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3. (2020高一上·哈尔滨月考) 如图为“用DIS（位移传感器、数据采集器、计算机）研究加速度和力的关系”的实验装置。
1. （1）在该实验中必须采用控制变量法，应保持不变，用钩码所受的重力作为，用DIS测小车的加速度。
2. （2）改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线（如图所示）。
  
  ①分析此图线的OA段可得出的实验结论是。
  
  ②此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是（）
  
  A.小车与轨道之间存在摩擦 B.导轨保持了水平状态
  
  C.所挂钩码的总质量太大 D.所用小车的质量太大
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4. (2019高一下·福州期末) 某兴趣小组利用如图甲所示实验装置，探究小车受到的合外力做功和动能变化的关系，小车质量为M，沙桶和沙子的质量为m，当地重力加速度为g，在木板上的小车的运动速度可由小车后面拉动的纸带经打点计时器打出的点计算得到。
1. （1）在实验中，下列说法正确的有（）
  
  A . 平衡小车的摩擦力时，不需要挂沙子和沙桶 B . 每次改变小车的质量时，都要重新平衡摩擦力 C . 实验中要先接通电源再释放小车 D . 该实验一定要满足M远小于m
2. （2）某次实验时得到的一条纸带，O点为由静止开始释放时沙桶纸带上打的第一个点，O点到各计数点间的距离为s₁~ s₅ ，如图乙所示，相邻两个计数点之间的时间间隔为T，根据此纸带可得出小车通过计数点D时的速度v_D=（用所测物理量的符号表示）
3. （3）若用O、D两点来研究合外力做功和动能变化的关系，需要验证的关系式为：（用所测物理量的符号表示 $\text{[math]}$
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5. (2019高二下·海安月考) 如图为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置示意图．图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源．
1. （1）保持质量一定改变所挂钩码的数量，多次重复测量，在某次实验中根据测得的多组数据可画出关系图线，如图右所示；分析此图线的OA段可得出的实验结论是；此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是．
2. （2）有关实验操作，下列说法中正确的是_____________
  
  A . 平衡摩擦力时，应将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮拴在小车上 B . 连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行 C . 此实验只需平衡一次摩擦力 D . 小车释放前应靠近打点计时器，且应先接电源再释放小车
3. （3）如图为实验中获得的某一条纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间有四个点没有画出，若电源频率为50Hz，则D点的速度为v=m/s，加速度的大小a=m/s²（结果保留2位有效数字）．
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6. (2019高一下·临汾期中) 如图1所示，为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置，该装置依靠电子信息系统获得了小车加速度a的信息，由计算机绘制出a与钩码重力的关系图 $\text{[math]}$ 钩码的质量为m，小车和钩码的质量为M，重力加速度为g．
1. （1）下列说法正确的是______
  
  A . 每次在小车上加减钩码时，应重新平衡摩擦力 B . $\text{[math]}$ 实验时若用打点计时器应先释放小车后接通电源 C . 本实验m应远小于M D . 在用图象探究加速度与质量关系时，应作 $\text{[math]}$ 图象
2. （2）实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他作出的 $\text{[math]}$ 图可能是图2中 $\text{[math]}$ 选填“甲”、“乙”、“丙” $\text{[math]}$ 图线 $\text{[math]}$ 此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是
  A.小车与轨道之间存在摩擦 B.导轨保持了水平状态
  
  C.钩码的总质量太大 D.所用小车的质量太大
3. （3）实验时，某同学遗漏了平衡摩擦力这一步骤，其它操作均正确，若轨道水平，他测量得到的图象如图 $\text{[math]}$ 设图中纵轴上的截距为 $\text{[math]}$ ，则小车与木板间的动摩擦因数 $\text{[math]}$ ．
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7. (2019高二下·承德月考) 如图所示为探究物体运动加速度与物体质量、物体受力关系的实验装置，砂和砂桶质量用m表示，小车和车上所加砝码总质量用M表示，小车运动加速度用a表示。

①实验过程中需要适当抬起长木板的一端以平衡小车所受到的摩擦力，该步骤中木板被抬起的角度与小车质量（选填“有关”或“无关”）；

②在探究加速度与小车受力关系过程中，甲和乙两小组分别用下列两组数据进行实验操作，其中你认为合理的是（选填“甲”或“乙”）；

M_甲=500g M_乙=500g

甲m（g）

20

22

24

26

乙m（g）

20

30

40

50

③在探究加速度与小车质量关系过程中，应该保持不变，通过增减小车中砝码改变小车质量M，实验测出几组a、M数据，下列图线能直观合理且正确反映a-M关系的是。

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8. (2019高一下·浙江期中) “探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示．
1. （1）下列说法正确的是________．
  
  A . 在探究加速度与质量的关系时，应该保证拉力的大小不变 B . “重物的质量远小于小车的质量”这一条件如不满足对探究过程也不会产生影响 C . 在探究加速度与力的关系时，只需测量一次，记录一组数据即可 D . 在探究加速度与力的关系时，作a－F图象应该用折线将所描的点依次连接
2. （2）在实验中，某同学得到了一条纸带如图所示，选择了A、B、C、D、E作为计数点，相邻两个计数点间还有4个计时点没有标出，其中x₁＝7.05 cm、x₂＝7.68 cm、x₃＝8.30 cm、x₄＝8.92 cm，电源频率为50 Hz，可以计算出小车的加速度大小是m/s².(保留两位有效数字)
3. （3）某同学将长木板右端适当垫高，其目的是．如果长木板的右端垫得不够高，木板倾角过小，用a表示小车的加速度，F表示细线作用于小车的拉力，他绘出的a－F关系图象可能是．
  A. B.
  
  C. D.
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9. (2019高一下·柳州月考) 利用以下装置做“验证牛顿第二定律”的实验时：
1. （1） .图 b 中甲、乙分别为甲、乙两同学根据实验数据画出的小车的加速度 a 和所受拉力 F 的图像，下面给出了关于形成这种情况原因的四种解释，其中可能正确的是_____.
  
  A . 实验前甲同学没有平衡摩擦力 B . 甲同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了 C . 实验前乙同学没有平衡摩擦力或把长木板的末端抬得不够高 D . 乙同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了
2. （2） .在研究小车的加速度 a 和拉力 F 的关系时，由于没有满足 M>>m 的关系，结果应是下图中的图___.
  
  A . B . C . D .
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10. (2019·崇明模拟)
1. （1）为了研究质量一定时加速度与力的关系，用如图（甲）所示的装置，一端带有滑轮的光滑长木板固定放置，1、2是两个固定的光电门传感器，若两光电门中心间的距离为L．小车A上固定一宽度为d的挡光片，在重物B的牵引下，小车从木板的左端开始向右加速运动．
  
  （a）实验中，光电门1、2记录的挡光时间分别为Δt₁和Δt₂ ，则小车经过光电门1时的速度为，小车加速度的大小为．
2. （2）可以通过改变（选填“小车A”或“重物B”）的质量，多次重复操作，获得多组加速度a与力F的数据，用这些数据绘出的图像如图（乙）所示，其中发现图线与坐标轴交点明显偏离原点的可能原因（）
  
  A．长木板不够光滑 B．长木板不够水平
  
  C．重物B的质量偏大 D．小车A的质量偏大
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11. (2022高二下·南京期末) 如图所示，某同学利用图示装置做“探究加速度与物体所受合力的关系”的实验。在气垫导轨上安装了两个光电门1、2，滑块上固定一遮光条，滑块通过绕过两个滑轮的细绳与弹簧秤相连，C为弹簧秤，实验时改变钩码的质量，读出弹簧秤的不同示数F，不计细绳与滑轮之间的摩擦力。
1. （1）根据实验原理图，本实验(填“需要”或“不需要”)将带滑轮的气垫导轨右端垫高，以平衡摩擦力；实验中(填“一定要”或“不必要”)保证钩码的质量远小于滑块和遮光条的总质量；实验中(填“一定要”或“不必要”)用天平测出所挂钩码的质量；滑块(含遮光条)的加速度(填“大于”“等于”或“小于”)钩码的加速度。
2. （2）某同学实验时，未挂细绳和钩码接通气源，推一下滑块使其从轨道右端向左运动，发现遮光条通过光电门2的时间大于通过光电门1的时间，该同学疏忽大意，未采取措施调节导轨，继续进行其他实验步骤(其他实验步骤没有失误)，则该同学作出的滑块(含遮光条)加速度a与弹簧秤拉力F的图象可能是(填图象下方的字母)。
3. （3）若该同学作出的a－F图象中图线的斜率为k，则滑块(含遮光条)的质量为。
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12. (2019高一下·易门月考) 用图甲所示的装置探究加速度与力、质量之间的关系，图乙是其俯视图．两个相同的小车放在光滑水平板上，车左端各系一条细绳，绳跨过定滑轮个挂一个相同的小盘，盘中可放砝码．两个小车右端通过细线用夹子固定，打开夹子，小车在小盘和砝码的牵引下运动，合上夹了，两小车同时停止．实验中可以通过在车中放砝码改变小车的质量．
1. （1）探究“加速度与质量之间的关系”时，应在小盘中放质量（选填“相同”或“不相同”）的砝码；
2. （2）为使小车所受的拉力近似等于小盘和砝码的总重力，应使小盘和砝码的总质量（选填“远大于”或“远小于”）小车的质量；
3. （3）实验中，两小车的加速度之比（选填“大于”、“等于”或“小于”）小车通过的位移之比．
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