（天津?qū)Ｓ茫?020屆高考物理一輪復習 考點規(guī)范練14 探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關系（驗證牛頓運動定律）（含解析）新人教版

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1、考點規(guī)范練14　探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關系 (驗證牛頓運動定律) 1.(2018·天津河西一模)圖甲為驗證牛頓第二定律的實驗裝置示意圖。 甲 (1)平衡小車所受阻力的操作:取下　　　　,把木板不帶滑輪的一端墊高;接通電火花計時器電源,輕推小車,讓小車拖著紙帶運動。如果打出的紙帶如圖乙所示,則應　　　　(選填“減小”或“增大”)木板的傾角,反復調(diào)節(jié),直到紙帶上打出的點跡　　　　為止。? 乙 (2)圖丙為研究在外力一定的條件下,物體的加速度與其質(zhì)量的關系時所得的實驗圖像,橫坐標m為小車上砝碼的質(zhì)量。設圖中直線的斜率為k,在縱軸上的截距為b,若牛頓第二定律成立,則小車受

2、到的拉力為　　　　,小車的質(zhì)量為　　　　。? 丙 2.(2018·山東威海模擬)某實驗小組利用如圖所示的裝置進行驗證:當質(zhì)量m一定時,加速度a與力F成正比的關系,其中F=m2g,m=m1+m2(m1為小車及車內(nèi)砝碼的總質(zhì)量,m2為桶及桶中砝碼的總質(zhì)量)。具體做法是:將小車從A處由靜止釋放,用速度傳感器測出它運動到B處時的速度v,然后將小車內(nèi)的一個砝碼拿到小桶中,小車仍從A處由靜止釋放,測出它運動到B處時對應的速度,重復上述操作。圖中A、B相距x。 (1)設加速度大小為a,則a與v及x間的關系式是　　　　　　　　　。? (2)如果實驗操作無誤,四位同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了下列圖像,

3、其中正確的是(　　) (3)下列哪些措施能夠減小本實驗的誤差　　　　。? A.實驗中必須保證m2?m1 B.實驗前要平衡摩擦力 C.細線在桌面上的部分應與長木板平行 D.圖中A、B之間的距離x盡量小些 3.(2018·天津濱海七校聯(lián)考)某實驗小組利用如圖所示的實驗裝置,測定小車和木板間的動摩擦因數(shù)。 實驗原理:將一端帶滑輪的長木板固定在水平實驗臺上,實驗小車(含鉤碼,圖中未畫出)通過輕細線跨過定滑輪與鉤碼相連,小車與紙帶相連,實驗中,從小車上取鉤碼后掛在細線的另一端,放開鉤碼,小車由靜止開始加速運動,得到一條理想的紙帶,處理紙帶得到小車運動的加速度a,同時記錄所掛鉤碼的質(zhì)

4、量m;再從小車上取鉤碼后掛在細線的另一端,重復實驗,得到多組小車運動的加速度a和所掛鉤碼的質(zhì)量m的實驗數(shù)據(jù)。 (1)下列哪些措施能夠減小本實驗的誤差　。? A.實驗中必須保證小車(含鉤碼)的總質(zhì)量遠大于所掛鉤碼的質(zhì)量 B.實驗前必須平衡摩擦力 C.細線在桌面上的部分應與長木板平行 D.小車釋放前要靠近打點計時器 (2)實驗中,該同學得到一條較為理想的紙帶,如圖所示,從清晰的O點開始,每隔4個點取一個計數(shù)點(中間4個點沒畫出),分別記為A、B、C、D、E、F,各計數(shù)點到O點的距離為OA=1.61 cm,OB=4.02 cm,OC=7.26 cm,OD=11.30 cm,OE=16.1

5、4 cm,OF=21.80 cm,打點計時器打點頻率為50 Hz,則由此紙帶可得到小車運動的加速度a=　　　　 m/s2。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)? (3)根據(jù)實驗測得的數(shù)據(jù),該同學以系統(tǒng)的加速度a為縱軸,所掛鉤碼的質(zhì)量m為橫軸,繪制了如圖所示的a-m圖線,則小車與木板間的動摩擦因數(shù)μ=　　　　(g取10 m/s2)。? 考點規(guī)范練14　探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關系(驗證牛頓運動定律) 1.解析(1)平衡小車所受阻力時,需要將砝碼取下;題圖紙帶反映了小車在做加速運動,即墊木墊高了,應減小木板的傾角,直到紙帶打出的點跡均勻為止。 (2)當小車上的砝碼為零時,小車加速度

6、為a0=1b,設小車的質(zhì)量為m0,則小車受到的拉力為F=m0a0=m0b;圖中直線的函數(shù)關系式為1a=km+b,根據(jù)牛頓第二定律F=(m+m0)a,可解得:m0=bk,F=1k。 答案(1)砝碼　減小　間隔相等(均勻)　(2)1k　bk 2.解析(1)小車做初速度為零的勻加速直線運動,由勻變速直線運動的速度—位移公式得v2=2ax。 (2)由(1)可知v2=2ax,由牛頓第二定律得a=Fm,則v2=2xmF,v2與F成正比,故選項A正確。 (3)以系統(tǒng)為研究對象,加速度a=Fm=m2gm,系統(tǒng)所受拉力等于m2g,不需要滿足m2?m1,故選項A錯誤;為使系統(tǒng)所受合力等于桶與桶中砝碼的重力

7、,實驗需要平衡摩擦力,還需要細線在桌面上的部分與長木板平行,故選項B、C正確;為減小實驗誤差,圖中A、B之間的距離x應盡量大些,故選項D錯誤。 答案(1)v2=2ax　(2)A　(3)BC 3.解析(1)不需要知道小車所受拉力,因此實驗時不需要保證小車的質(zhì)量遠大于所掛鉤碼的質(zhì)量,故A錯誤;測定小車和木板間的動摩擦因數(shù),則實驗前不需要平衡摩擦力,故B錯誤;為使小車受到的合力等于細線的拉力,實驗前應調(diào)節(jié)定滑輪的高度使細線與木板平行,故C正確;為充分利用紙帶,實驗開始時,小車釋放時前靠近打點計時器,故D正確;故選C、D。 (2)每隔4個點取一個計數(shù)點,相鄰計數(shù)點之間的時間間隔為0.1s,由Δx=at2可得: a=xCF-xOC9T2=21.80-7.26-7.269×0.12×10-2m/s2≈0.81m/s2。 (3)對系統(tǒng)應用牛頓第二定律可得: a=mg-μm0gm0+m=mg+μmg-μm0g-μmgm0+m=1+μm+m0mg-μg 所以,a-t圖像中,縱軸的截距為-μg,故-μg=-1,μ=0.1。 答案(1)CD　(2)0.81　(3)0.1 3