2022届高三物理一轮复习知能检测：3-4实验：验证牛顿运动定律-.docx

[命题报告·老师用书独具]
学问点
题号
试验留意事项
1
试验操作步骤
2
试验数据处理
4、6
试验原理及器材选择
3
试验创新设计
5、7
1.在“验证牛顿其次定律”的试验中，以下做法正确的是(　　)
A．平衡摩擦力时，应将小盘用细绳通过定滑轮系在小车上
B．每次转变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力
C．试验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源
D．求小车运动的加速度时，可用天平测出小盘和砝码的质量(M′和m′)以及小车质量M，直接用公式a＝g求出
解析：平衡摩擦力时，不能给小车任何牵引力，A错；由mgsin θ＝μmgcos θ，小车质量能约去，故B对；试验时，要先接通电源，再放开小车，C错；此试验是验证牛顿其次定律，而不是应用牛顿其次定律，D错．
答案：B
2．做“验证牛顿其次定律”试验时，按试验要求安装好器材后，应按确定的步骤进行试验，下列给出供选择的操作步骤：
A．保持小盘和其中砝码的质量不变，在小车里加砝码，测出加速度，重复几次
B．保持小车质量不变，转变小盘里砝码的质量，测出加速度，重复几次
C．用天平测出小车和小盘的质量
D．在长木板没有定滑轮的一端垫上厚度合适的垫木，平衡摩擦力
E．依据测出的数据，分别画出aF和a图象
F．用秒表测出小车运动的时间
G．将装有砝码的小盘用细线通过定滑轮系到小车上，接通电源，释放小车，在纸带上打出一系列的点
以上步骤中，不必要的步骤是________，正确步骤的合理挨次是________．(填写代表字母)
解析：此试验中不需要用秒表测量小车的运动时间．
答案：F　CDGBAE
3．在“探究加速度与力、质量的关系”试验时，已供应了小车，一端附有定滑轮的长木板、纸带、带小盘的细线、刻度尺、天平、导线．为了完成试验，还须从图中选取试验器材，其名称是________；并分别写出所选器材的作用__________________________．

解析：该试验为了使盘和盘中砝码的重力近似等于绳子对小车的拉力，应保证盘和盘中砝码的总质量远小于小车的质量，所以要选用砝码；为了转变小车的质量，要选钩码；对于打点计时器的选择，若选用电磁打点计时器则还要选择同学电源，以便供应低压沟通电压，若选用电火花打点计时器，则不要同学电源．
答案：同学电源、电磁打点计时器、钩码、砝码或电火花计时器、钩码、砝码　同学电源为电磁打点计时器供应沟通电源；电磁打点计时器(电火花计时器)记录小车运动的位置和时间；钩码用以转变小车的质量；砝码用以转变小车受到拉力的大小，还可用于测量小车质量．
4．(2022年滁州模拟)如图甲所示为“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的试验装置．

(1)在试验过程中，打出了一条纸带如图乙所示，计时器打点的时间间隔为0.02 s．从比较清楚的点起，每两测量点间还有4个点未画出，量出相邻测量点之间的距离如图乙所示，该小车的加速度大小a＝________m/s2(结果保留两位有效数字)．

(2)依据试验收集的数据作出的a　­　F图线如图丙所示，请写出一条对提高本试验结果精确     程度有益的建议：
____________________________________________________________________________________________________________________.
解析：(1)由Δ x＝aT　2得Δx＝0.16 cm＝1.6×10－3 m.
T＝5×0.02 s＝0.1 s，可求得：a＝0.16 m/s2
(2)由图中数据可以看出，试验中没有平衡或者没有完全平衡小车的摩擦力，试验前应先平衡小车的摩擦力．
答案：(1)0.16　(2)试验前要完全平衡小车的摩擦力
5.(2022年芜湖模拟)为了探究加速度与力的关系，使用如图所示的气垫导轨装置进行试验．其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G1、G2光电门时，光束被遮挡的时间Δt1、Δt2都可以被测量并记录，滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，光电门间距离为x，牵引砝码的质量为m，回答下列问题：

(1)试验开头应先调整气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其他仪器的状况下，如何推断调整是否到位？
答：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
(2)若取M＝0.4 kg，转变m的值，进行多次试验，以下m的取值不合适的一个是________．
A．m＝5 g　　　　　　　 B．m＝15 g
C．m＝40 g D．m＝400 g
(3)在此试验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，求得的加速度的表达式为________．(用Δt1、Δt2、D、x表示)
答案：(1)取下牵引砝码，M放在任意位置都不动；或取下牵引砝码，轻推滑行器M，数字计时器记录每一个光电门的光束被挡的时间Δt都相等
(2)D　(3)a＝
6．(2022年合肥模拟)某同学接受图1所示的装置探究“物体质量确定时，其加速度与所受合力的关系”．

(1)该同学是接受v　­　t图象来求加速度的．图2是试验中打出的一条纸带的一部分，纸带上标出了连续的3个计数点，依次为B、C、D，相邻计数点之间还有4个点没有画出．打点计时器接在频率为50 Hz的交变电源上．打点计时器打C点时，小车的速度为________m/s.(结果保留两位有效数字)

图2
(2)其余各点的速度都标在了v­t坐标系中，如图3甲所示．t＝0.1 s时，打点计时器恰好打B点．请你将(1)中所得结果标在图甲所示坐标系中(其他点已标出)，并作出小车运动的v　­　t图线；利用图线求出小车此次运动的加速度a＝________m/s2.(结果保留两位有效数字)

(3)该同学最终所得小车运动的a　­　F图线如图3乙所示，从图中我们可以看出图线是一条过原点的直线．依据该图线可以确定下列推断中错误的是________．
A．本试验中小车的质量确定时，其加速度与所受合力成正比
B．小车的加速度可能大于重力加速度g
C．可以确定小车的质量约为0.50 kg
D．试验中配重的质量m远小于小车的质量M
解析：(1)相邻计数点间时间间隔T＝0.1 s，由匀变速直线运动的特点可知：
vC＝BD＝ m/s＝0.44 m/s.
(2)如图所示，在v　­　t图线中，图线的斜率大小等于小车运动的加速度大小，即在图线上取两点，依据a＝可得a＝1.0 m/s2.

(3)依据牛顿其次定律可得a＝F，则在质量确定时，a和F成正比，A正确；为了让配重的重力近似等于小车所受的合力，则配重质量应远小于小车质量，D正确；由图线可知，图线斜率大小表示小车质量M的倒数大小，即M≈0.50 kg，C正确；由于细线上的拉力是由配重所受的重力供应的，所以二者运动的加速度不行能大于重力加速度g，B错误．
答案：(1)0.44　(2)v　­　t图线见解析　1.0(0.95～1.1之间均可)　(3)B
7．某探究学习小组的同学要验证“牛顿其次定律”，他们的试验室组装了一套如图1所示的装置，水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘．试验首先保持轨道水平，通过调整砝码盘里砝码的质量让小车做匀速运动以实现平衡摩擦力，再进行后面的操作，并在试验中获得以下测量数据：小车、力传感器和挡光板的总质量M，平衡摩擦力时砝码和砝码盘的总质量m0，挡光板的宽度d，光电门1和2和中心距离x.

(1)该试验是否需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于车的质量？________(填“需要”或“不需要”)
(2)试验需用游标卡尺测量挡光板的宽度d，如图2所示，d＝________mm.

(3)某次试验过程：力传感器的读数为F，小车通过光电门1和2的挡光时间分别为t1、t2(小车通过光电门2后，砝码盘才落地)，已知重力加速度为g，则该试验要验证的表达式是__________________________________________．
解析：(1)由于试验装置图中已给出了力传感器，所以不需要满足m0≪M 车．
(2)d＝5 mm＋0.05×10 mm＝5.50 mm.
(3)小车在光电门1处的速度为v1＝，在光电门2处的速度为v2＝，所以依据v－v＝2ax，可得：a＝由F＝Ma可知F＝M
答案：(1)不需要　(2)5.50
(3)F＝M