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1、高考物理二轮复习 100考点千题精练 第十二章 物理实验 专题124 验证牛顿运动定律2019年高考物理二轮复习 100考点千题精练 第十二章 物理实验 专题12.4 验证牛顿运动定律1.（2018中原名校联盟质检）某实验小组在做“验证牛顿第二定律”实验中（1）在闭合开关之前，甲同学将实验器材组装成如图甲所示请指出该装置中的错误或不妥之处（只要答出其中两点即可）：_；_（2）乙同学将上述装置调整正确后进行实验，在实验中得到如图乙所示的一条纸带，图中相邻两计数点之间还有四个点没有画出，且打点计时器每002 s打一个点，由图中的数据可计算出小车加速度为_ms2（保留两位有效数字）（3）丙同学在利用

2、上述调整好的装置进行实验中，保持沙和沙桶的总质量不变，小车自身的质量为M且保持不变，改变小车中砝码的质量m，并测出小车中放不同质量砝码时所对应的加速度a，以m为横坐标，为纵坐标，在坐标纸上作出如图丙所示的m关系图线，图中纵轴上的截距为b，则小车受到的拉力大小为_【参考答案】（1）用的是直流电源 木板的右端没有垫高(或小车离打点计时器太远)（2）0.50(或 0.49) （3）M /b2.（2018洛阳一模）某同学利用如图所示的装置探究小车的加速度和合外力的关系，具体实验步骤如下：按照图甲所示安装好实验装置，并测出两光电门之间的距离L平衡摩擦力即调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车沿长木板向下运

3、动，且通过两个光电门的时间相等取下细绳和沙桶，测量沙子和沙桶的总质量，并记录把小车置于靠近滑轮的位置，由静止释放小车，并记录小车先后通过光电门甲和乙时显示的时间，并计算出小车到达两个光电门时的速度和运动的加速度重新细绳和沙桶，改变沙桶中沙子的质量，重复的步骤（1）用游标卡尺测得遮光片的宽度为，某次实验时通过光电门甲和乙的时间分别为和，则小车加速度的表达式为 （2）关于本实验的说法，正确的是（ ）A.平衡摩擦力时需要取下细绳和沙桶 B.平衡摩擦力时不需要取下细绳和沙桶C.沙桶和沙子的总质量必须远远小于小车的质量 D.小车的质量必须远远小于沙桶和沙子的总质量（3）若想利用该装置测小车与木板之间的动

4、摩擦因数，某次实验时，该同学测得平衡摩擦力后斜面的倾角以及小车的总质量,则可推算出= （表达式中含有、）【参考答案】（1）(2分) ；（2）B （2分）；（3）（2分）【命题意图】本题考查探究小车的加速度和合外力的关系实验、匀变速直线运动规律和动摩擦因数测量及其相关的知识点。（2）平衡摩擦力时不需要取下细绳和沙桶，选项A错误B正确；对沙桶和沙子的总质量与小车的质量关系没有要求，选项CD错误。（3）某次实验时，该同学测得平衡摩擦力后斜面的倾角以及小车的总质量,则有，Mgsin=mg+Mgcos，可推算出=。3.（2018成都七中质检）在探究质量一定时加速度与力的关系的实验时，一同学设计了如图所示

5、的实验装置。其中M为带滑轮的小车的质量，m为砂和砂桶的质量。（滑轮质量不计）（1）实验时，一定要进行的操作是_。A.用天平测出砂和砂桶的质量B.将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力C.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，同时记录弹簧测力计的示数D.改变砂和砂桶的质量，打出几条纸带E.为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M（2）该同学在实验中得到如图所示的一条纸带（两计数点间还有两个点没有画出），已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为_m/s2（结果保留两位有效数字）。（3）以弹簧测力计的示数F为横坐标，加速度为

6、纵坐标，画出的a-F图像是一条直线，图线与横坐标的夹角为，求得图线的斜率为k，则小车的质量为 。【参考答案】（1）BCD（2）1.3 （3）C（2）利用逐差法和x=aT2，T=30.02s=0.06s可得小车的加速度a=1.3m/s2。（3）小车所受拉力等于弹簧测力计读数F的2倍，2F=ma，变化为a=F，aF图象的斜率k=，小车的质量m=2/k，选项C正确。4.（2017北京西城二模）利用如图1所示的装置做“验证牛顿第二定律”的实验。 除了图中所给的器材以及交流电源和导线外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是_ 。A秒表 B天平（含砝码） C弹簧测力计 D刻度尺 甲同学实验时这样平衡摩擦力

7、。按图2装置把实验器材安装好，先不挂重物，将小车放在木板上，后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器。用垫块把木板一端垫高，接通打点计时器，让小车以一定初速度沿木板向下运动，并不断调节木板的倾斜度，直到小车拖动纸带沿木板做_运动。甲同学利用v-t图像求出每条纸带对应的加速度。他在处理其中一条纸带时，求出每个计数点对应的速度，并将各点的速度都标在了如图2所示的坐标系中。请在坐标系中作出小车运动的v-t图像，并利用图像求出小车此次运动的加速度a = _m/s2。 乙同学在验证小车加速度a与所受拉力F的关系时，根据实验数据作出的a-F图像如图3所示。发现图线不过原点，原因可能是_。A木板一端垫得过高 B

8、木板一端垫得过低 C盘和砝码的总质量太大了 D盘和砝码的总质量太小了 丙同学作出的a-F图像如图4所示。发现图线有一段是曲线，他认为这是系统误差造成的。他将实验方法做了如下改进：他先将一些砝码放在小车上；之后每次从小车上取下一些砝码移到牵引小车的盘上；重复多次实验，直到将砝码全部移到盘中；根据测得的数据，绘制出小车加速度a随着盘和盘中的砝码所受重力F变化的关系图线，得到的是一条过原点的直线。已知盘和所有砝码的总质量为m，小车的质量为M。请你分析说明图线为直线的原因，并说明图线斜率的物理意义。【参考答案】 BD 匀速直线 如图。1.00 A （10分） 根据牛顿第二定律，可得，其中M+m为定值，

9、所以a-F图像为过原点的直线，斜率为。 （4分）如图4所示a-F图像不过原点，在力F为零时，就有了加速度，说明平衡摩擦力过度，原因是木板一端垫得过高。 根据牛顿第二定律，可得，其中M+m为定值，所以a-F图像为过原点的直线，斜率为。5(2016江西名校学术联盟调研)(6分)在“探究加速度与力、质量的关系的实验”时，采用了如图甲所示的实验方案。操作如下：(1)平衡摩擦力时，若所有的操作均正确，打出的纸带如图乙所示，应_(填“减小”或“增大”)木板的倾角，反复调节，起到纸带上打出的点迹_为止。(2)已知小车质量为M，盘和砝码的总质量为m，要使细线的拉力近似等于盘和砝码和总重力，应该满足的条件是m_

10、M(填“远小于”、“远大于”或“等于”)。(3)图丙为小车质量一定时，根据实验数据描绘的小车加速度a与盘和砝码的总质量m之间的实验关系图象。若牛顿第二定律成立，则小车的质量M_kg。【参考答案】(1)增大 间距相等 (2)远小于 (3)0.08 (3)根据mg(Mm)a变式为由题意知k，b，所以M。由图象可知k0.008，b0.1，所以M0.08 kg。6图甲为验证牛顿第二定律的实验装置示意图。图中打点计时器的电源为50 Hz的交流电源，打点的时间间隔用t表示。在小车质量未知的情况下，某同学设计了一种方法用来探究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”。(1)完成下列实验步骤中的填

11、空：平衡小车所受的阻力：小吊盘中不放物块，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到打点计时器打出一系列_的点。按住小车，在小吊盘中放入适当质量的物块，在小车中放入砝码。打开打点计时器电源，释放小车，获得带有点列的纸带，在纸带上标出小车中砝码的质量m。按住小车，改变小车中砝码的质量，重复步骤。在每条纸带上清晰的部分，每5个间隔标注一个计数点。测量相邻计数点的间距s1、s2、。求出与不同m相对应的加速度a。以砝码的质量m为横坐标， 为纵坐标，在坐标纸上作出 m关系图线。若加速度与小车和砝码的总质量成反比，则 与m应成_关系(填“线性”或“非线性”)。(2)完成下列填空：本实验中，为了保证在改变小车中

12、砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是_。设纸带上三个相邻计数点的间距为s1、s2和s3。a可用s1、s3和t表示为 a_。图乙为用米尺测量某一纸带上的s1、s3的情况，由图可读出s1_mm，s3_ mm，由此求得加速度的大小a_ m/s2。图丙为所得实验图线的示意图。设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿定律成立，则小车受到的拉力为_，小车的质量为_。【参考答案】(1)等间距线性(2)远小于小车和砝码的总质量24.2(23.924.5之间均正确)47.3(47.047.6之间均正确)1.16(1.131.19之间均正确)设小车质量为M，由牛顿

13、第二定律可得F(Mm)a，结合图象可知kF，bMbF。7如图甲所示为验证牛顿第二定律的实验装置示意图。(1)平衡小车所受阻力的操作：取下_，把木板不带滑轮的一端垫高；接通电火花计时器电源，轻推小车，让小车拖着纸带运动。如果打出的纸带如图乙所示，则应_(选填“减小”或“增大”)木板的倾角，反复调节，直到纸带上打出的点迹_为止。(2)如图丙所示为研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量的关系”时所得的实验图象，横坐标m为小车上砝码的质量。设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿第二定律成立，则小车受到的拉力为_，小车的质量为_。【参考答案】(1)砝码减小间隔相等(均匀)(2)8(20

14、16芜湖模拟)在验证牛顿第二定律的实验中，某学习小组使用的实验装置如图甲所示：(1)由于没有打点计时器，该小组让小车由静止开始运动，发生位移x，记录时间t，则小车的加速度的表达式为a_。(2)指出该实验中的一个明显疏漏：_。(3)纠正了疏漏之处后，保持小车的质量M不变，改变砂桶与砂的总重力F，多次实验，根据得到的数据，在a F图象中描点(如图乙所示)。结果发现右侧若干个点明显偏离直线，造成此误差的主要原因是_。A轨道倾斜不够B轨道倾斜过度C砂桶与砂的总重力太大D所用小车的质量太大(4)若不断增加砂桶中砂的质量，a F图象中各点连成的曲线将不断延伸，那么加速度的趋向值为_，绳子拉力的趋向值为_。

15、【参考答案】(1)(2)没有平衡摩擦力 (3)C(4)gMg9(2016荆州模拟)某组同学设计了“探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系”实验。如图甲为实验装置简图，A为小车，B为电火花计时器，C为装有细砂的小桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车拉力F等于细砂和小桶的总重量，小车运动的加速度a可用纸带上打出的点求得。(1)如图乙为某次实验得到的纸带，已知实验所用电源的频率为50 Hz。根据纸带可求出电火花计时器打B点时的速度为_ m/s，小车的加速度大小为_ m/s2。(结果均保留两位有效数字)(2)在“探究加速度a与质量m的关系”时，某同学按照自己的方案将实验数据都在

16、坐标系中进行了标注，但尚未完成图象(如图丙所示)。请继续帮助该同学作出坐标系中的图象。丙丁(3)在“探究加速度a与合力F的关系”时，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F的图线如图丁所示，该图线不通过坐标原点，试分析图线不通过坐标原点的原因。【参考答案】(1)1.63.2(2)见解析图 (3)实验前没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够 (2)将坐标系中各点连成一条直线，连线时应使直线过尽可能多的点，不在直线上的点应大致对称分布在直线的两侧，离直线较远的点应视为错误数据，不予考虑，连线如图所示。(3)图线与横轴有截距，说明实验前没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够。10用如图甲所示的实验装置验证牛顿第二定

17、律：(1)某同学通过实验得到如图乙所示的a F图象，造成这一结果的原因是：在平衡摩擦力时木板与水平桌面间的倾角_(填“偏大”或“偏小”)。(2)该同学在平衡摩擦力后进行实验，实际小车在运动过程中所受的拉力_砝码和盘的总重力(填“大于”、“小于”或“等于”)，为了便于探究、减小误差，应使小车质量M与砝码和盘的总质量m满足_的条件。(3)某同学得到如图丙所示的纸带。已知打点计时器电源频率为50 Hz。A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点。ssDGsAD_ cm。由此可算出小车的加速度a_ m/s2(保留两位有效数字)。【参考答案】(1)偏大(2)小于Mm (3)1.805.011(201

18、6深圳调研)某同学做“探究加速度与力的关系”的实验，实验的探究对象是铝块(质量小于砂桶的)，在静止释放轻绳前，装置如图甲所示。(1)该同学在实验操作中有两处明显错误，分别是_和_。(2)纠错后开始实验：保持铝块的质量m不变，通过在砂桶中添加砂来改变对铝块的拉力；每次释放轻绳，由力传感器可测得拉力的大小F，由纸带上打出的点可算出对应加速度的大小a；已知重力加速度为g。该同学根据多组实验数据画出如图乙所示的一条过坐标原点的直线，他标注纵轴为加速度a，但忘记标注横轴，你认为横轴代表的物理量是_(用所给的字母表示)。(3)若把力传感器装在右侧轻绳上则实验的误差会更_(填“大”或“小”)。(4)本装置还

19、可利用来做_的实验。(只填一个)【名师答案】(1)打点计时器错接在直流电源上要进行打点的纸带留得太短(2)Fmg(3)大(4)探究加速度与质量的关系12(2016吉林质检)“用DIS研究加速度与力的关系”的实验装置如图甲所示，实验中用所挂钩码的重量作为细线对小车的拉力F。通过增加钩码的数量，多次测量，可得小车运动的加速度a和所受拉力F的关系图象。他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条a F图线，如图乙所示。(1)图线_(选填“”或“”) 是在轨道右侧抬高成为斜面情况下得到的；(2)在轨道水平时，小车运动的阻力Ff_ N；(3)图乙中，拉力F较大时，a F图线明显弯曲，产生误差。为避免此误差可采取的措施是_。A调整轨道的倾角，在未挂钩码时使小车能在轨道上匀速运动B在增加钩码数量的同时在小车上增加砝码，使钩码的总质量始终远小于小车的总质量C将无线力传感器捆绑在小车上，再将细线连在力传感器上，用力传感器读数代替钩码的重力D更换实验中使用的钩码规格，采用质量较小的钩码进行上述实验【参考答案】(1)(2)0.5(3)C