（通用版）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時檢測（十九）驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律（實(shí)驗(yàn)增分課）（含解析）.doc

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課時檢測(十九) 驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律 (實(shí)驗(yàn)增分課) 1．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，將一端帶滑輪的長木板固定在水平桌面上，小車置于長木板上，并用細(xì)繩跨過定滑輪與托盤相連，小車右端連一條紙帶，通過打點(diǎn)計(jì)時器記錄其運(yùn)動情況。開始時，托盤中放少許砝碼，釋放小車，通過紙帶記錄的數(shù)據(jù)，得到如圖乙中所示的圖線a，然后在托盤上添加一個質(zhì)量為m＝0.05 kg的砝碼，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到圖線b。已知小車與長木板間存在摩擦，在小車運(yùn)動過程中，細(xì)繩中的拉力近似等于托盤和所加砝碼的重力之和，g取10 m/s2。則 (1)通過圖乙可以得出，小車先后兩次運(yùn)動的加速度之比為________。 (2)根據(jù)圖乙，可計(jì)算小車的質(zhì)量為________kg。 解析：(1)在速度—時間圖像中，圖線的斜率表示加速度，故小車第一次運(yùn)動的加速度為：a1＝ m/s2＝0.6 m/s2，第二次運(yùn)動的加速度為：a2＝ m/s2＝0.8 m/s2，故小車先后兩次運(yùn)動的加速度之比a1∶a2＝3∶4。 (2)設(shè)開始托盤和砝碼的質(zhì)量為m0，根據(jù)牛頓第二定律有：m0g＝Ma1，添加砝碼時有：m0g＋mg＝Ma2，解得M＝2.5 kg。 答案：(1)3∶4　(2)2.5 2．某同學(xué)用圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置測量物塊與斜面之間的動摩擦因數(shù)。已知打點(diǎn)計(jì)時器所用電源的頻率為50 Hz，物塊下滑過程中所得到的紙帶的一部分如圖(b)所示，圖中標(biāo)出了五個連續(xù)點(diǎn)之間的距離。 (1)物塊下滑時的加速度a＝________m/s2，打C點(diǎn)時物塊的速度v＝________m/s； (2)已知重力加速度大小為g，為求出動摩擦因數(shù)，還必須測量的物理量是________(填正確答案標(biāo)號)。 A．物塊的質(zhì)量　　 　B．斜面的高度　　　C．斜面的傾角 解析：(1)物塊沿斜面下滑做勻加速運(yùn)動，根據(jù)紙帶可得連續(xù)兩段距離之差為0.13 cm，由a＝得a＝ m/s2＝3.25 m/s2，打C點(diǎn)時物塊的速度v＝＝ m/s≈1.79 m/s。 (2)對物塊進(jìn)行受力分析如圖，則物塊所受合外力為F合＝mgsin θ－μmg cos θ＝ma，即a＝gsin θ－μgcos θ，得μ＝，所以還需測量的物理量是斜面的傾角θ。 答案：(1)3.25　1.79　(2)C 3．在用DIS研究小車加速度與外力的關(guān)系時，某實(shí)驗(yàn)小組使用如圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置，重物通過滑輪用細(xì)線拉小車，在小車和重物之間接一個不計(jì)質(zhì)量的微型力傳感器，位移傳感器(發(fā)射器)隨小車一起沿水平軌道運(yùn)動，位移傳感器(接收器)固定在軌道一端，實(shí)驗(yàn)中力傳感器的拉力為F，保持小車[包括位移傳感器(發(fā)射器)]的質(zhì)量不變，改變重物質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗(yàn)若干次，得到加速度與外力的關(guān)系如圖(b)所示。 (1)小車與軌道的滑動摩擦力Ff＝________N。 (2)從圖像中分析，小車[包括位移傳感器(發(fā)射器)]的質(zhì)量為________kg。 (3)該實(shí)驗(yàn)小組為得到a與F成正比的關(guān)系，應(yīng)將斜面的傾角θ調(diào)整到tan θ＝________。 解析：(1)根據(jù)題圖(b)可知，當(dāng)F＝0.67 N時，小車開始有加速度，則小車與軌道的滑動摩擦力Ff＝0.67 N。 (2)根據(jù)牛頓第二定律a＝＝F－，則aF圖像的斜率表示小車[包括位移傳感器(發(fā)射器)]質(zhì)量的倒數(shù)，則M＝＝ kg＝ kg≈0.67 kg。 (3)為得到a與F成正比的關(guān)系，則應(yīng)該平衡摩擦力，則有：Mgsin θ＝μMgcos θ，解得：tan θ＝μ，根據(jù)Ff＝μMg得：μ＝＝0.1，所以tan θ＝0.1。 答案：(1)0.67(0.65～0.7均可)　(2)0.67　(3)0.1 4．甲、乙兩同學(xué)均設(shè)計(jì)了測動摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)，已知重力加速度為g。 (1)甲同學(xué)所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，其中A為一質(zhì)量為M的長直木板，B為木板上放置的質(zhì)量為m的物塊，C為物塊右端連接的一輕質(zhì)彈簧測力計(jì)(水平放置)，實(shí)驗(yàn)時用力將A從B的下方抽出，通過C的讀數(shù)F1即可測出動摩擦因數(shù)，則該設(shè)計(jì)能測出________(填“A與B”或“A與地面”)之間的動摩擦因數(shù)，其表達(dá)式為________。 (2)乙同學(xué)的設(shè)計(jì)如圖2所示，他在一端帶有光滑輕質(zhì)定滑輪的長木板上固定A、B兩個光電門，與光電門相連的計(jì)時器可以顯示帶有遮光條的物塊在其間的運(yùn)動時間，與跨過定滑輪的輕質(zhì)細(xì)繩相連的輕質(zhì)測力計(jì)能顯示掛鉤處所受的拉力。實(shí)驗(yàn)時，多次改變砂桶中砂的質(zhì)量，每次都讓物塊從靠近光電門A處由靜止開始運(yùn)動，讀出多組測力計(jì)示數(shù)F及對應(yīng)的物塊在兩光電門之間的運(yùn)動時間t。在坐標(biāo)系中作出F的圖線如圖3所示，圖線的斜率為k，縱軸的截距為b，橫軸的截距為c。因乙同學(xué)不能測出物塊質(zhì)量，故該同學(xué)還應(yīng)該測出的物理量為__________________________。根據(jù)該測量物理量及圖線信息可知物塊和長木板之間的動摩擦因數(shù)表達(dá)式為________。 解析：(1)當(dāng)A達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時B處于靜止?fàn)顟B(tài)，彈簧測力計(jì)的讀數(shù)F1與B所受的滑動摩擦力Ff大小相等，B對A的壓力大小等于B所受的重力mg，由Ff＝μFN，得μ＝＝。 (2)物塊由靜止開始做勻加速運(yùn)動，位移x＝at2，可得：a＝，對于物塊根據(jù)牛頓第二定律得：F－μmg＝ma，則：F＝＋μmg，則圖線的斜率為：k＝2mx，縱軸的截距為：b＝μmg；k與摩擦力是否存在無關(guān)，物塊與長木板間的動摩擦因數(shù)為：μ＝＝。 答案：(1)A與B　　(2)光電門A、B之間的距離x　μ＝ 5．如圖甲所示，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個測量滑塊與長木板間的動摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，裝有定滑輪的長木板固定在水平實(shí)驗(yàn)臺上，長木板上有一滑塊，滑塊右端固定一個動滑輪，鉤碼和彈簧測力計(jì)通過繞在滑輪上的細(xì)線相連，放開鉤碼，滑塊在長木板上做勻加速直線運(yùn)動。 (1)實(shí)驗(yàn)得到一條如圖乙所示的紙帶，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時間間隔為0.1 s，由圖乙中的數(shù)據(jù)可知，滑塊運(yùn)動的加速度大小是________m/s2(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。 (2)讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù)F，處理紙帶，得到滑塊運(yùn)動的加速度a；改變鉤碼個數(shù)，重復(fù)實(shí)驗(yàn)。以彈簧測力計(jì)的示數(shù)F為縱坐標(biāo)，以加速度a為橫坐標(biāo)，得到的圖像是縱軸截距為b的一條傾斜直線，如圖丙所示。已知滑塊和動滑輪的總質(zhì)量為m，重力加速度為g，忽略滑輪與細(xì)線之間的摩擦。則滑塊和長木板之間的動摩擦因數(shù)μ＝________。 解析：(1)加速度a＝ ＝ m/s2≈2.4 m/s2。 (2)滑塊受到的拉力FT為彈簧測力計(jì)示數(shù)的兩倍，即：FT＝2F，滑塊受到的摩擦力為：Ff＝μmg，由牛頓第二定律可得：FT－Ff＝ma，解得力F與加速度a的函數(shù)關(guān)系式為：F＝a＋，由題圖丙所給信息可得圖像縱軸截距為：b＝，解得：μ＝。 答案：(1)2.4　(2)