專題14-驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律(題組小練)(人教版)

專題14驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律1.(2015·高考全國卷Ⅱ)某同學(xué)用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置測量物塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz，物塊下滑過程中所得到的紙帶的一部分如圖乙所示，圖中標(biāo)出了五個(gè)連續(xù)點(diǎn)之間的距離．(1)物塊下滑時(shí)的加速度a＝________m/s2，打C點(diǎn)時(shí)物塊的速度v＝________m/s；(2)已知重力加速度大小為g，為求出動(dòng)摩擦因數(shù)，還必須測量的物理量是________(填正確答案標(biāo)號(hào))．A．物塊的質(zhì)量B．斜面的高度C．斜面的傾角2．(2019·四川成都模擬)要測量兩個(gè)質(zhì)量不等的沙袋的質(zhì)量，由于沒有直接的測量工具，某實(shí)驗(yàn)小組選用下列器材：輕質(zhì)定滑輪(質(zhì)量和摩擦可忽略)、砝碼一套(總質(zhì)量m＝0.2kg)、細(xì)線、刻度尺、秒表．他們根據(jù)已學(xué)過的物理學(xué)知識(shí)，改變實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行多次測量，選擇合適的變量得到線性關(guān)系，作出圖線并根據(jù)圖線的斜率和截距求出沙袋的質(zhì)量．請(qǐng)完成下列步驟：(1)實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，設(shè)右邊沙袋A的質(zhì)量為m1，左邊沙袋B的質(zhì)量為m2.(2)取出質(zhì)量為m′的砝碼放在右邊沙袋中，剩余砝碼都放在左邊沙袋中，發(fā)現(xiàn)A下降，B上升．(左、右兩側(cè)砝碼的總質(zhì)量始終不變)(3)用刻度尺測出A從靜止下降的距離h，用秒表測出A下降h所用的時(shí)間t，則可知A的加速度大小a＝________.(4)改變m′，測量相應(yīng)的加速度a，得到多組m′及a的數(shù)據(jù)，作出________(選填“a-m′”或“a-eq\f(1,m′)”)圖線．(5)若求得圖線的斜率k＝4m/(kg·s2)，截距b＝4m/s2，則沙袋的質(zhì)量m1＝________kg，m2＝________kg.(g取10m/s2)3.用如圖甲所示裝置做“探究物體的加速度與力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)時(shí)保持小車的質(zhì)量不變，用鉤碼所受的重力作為小車受到的合力，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和小車后端拖動(dòng)的紙帶測出小車運(yùn)動(dòng)的加速度。(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)先不掛鉤碼，反復(fù)調(diào)整墊塊的左右位置，直到小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，這樣做的目的是_________________________________。(2)圖乙為實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶的一部分，從比較清晰的點(diǎn)跡起，在紙帶上標(biāo)出了連續(xù)的5個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間都有4個(gè)點(diǎn)跡沒有標(biāo)出，測出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到A點(diǎn)之間的距離，如圖所示。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在頻率為50Hz的交流電源兩端，則此次實(shí)驗(yàn)中小車運(yùn)動(dòng)的加速度的測量值a＝________m/s2。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)改變所掛鉤碼的質(zhì)量，分別測量小車在不同外力作用下的加速度。根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)畫出a－F關(guān)系圖象，如圖丙所示。此圖象的AB段明顯偏離直線，造成此現(xiàn)象的主要原因可能是________。(填選項(xiàng)字母)A．小車與平面軌道之間存在摩擦B．平面軌道傾斜角度過大C．所掛鉤碼的總質(zhì)量過大D．所用小車的質(zhì)量過大4．某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)裝置來探究合力一定時(shí)，物體的加速度與質(zhì)量之間的關(guān)系。(1)做實(shí)驗(yàn)時(shí)，將滑塊從圖甲所示位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器(圖中未畫出)可讀出遮光條通過光電門1、2的時(shí)間分別為Δt1、Δt2；用刻度尺測得兩個(gè)光電門中心之間的距離x，用游標(biāo)卡尺測得遮光條寬度d。則滑塊經(jīng)過光電門1時(shí)的速度表達(dá)式v1＝__________；經(jīng)過光電門2時(shí)的速度表達(dá)式v2＝________，滑塊加速度的表達(dá)式a＝________。(以上表達(dá)式均用已知字母表示)。如圖乙所示，若用20分度的游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度，其讀數(shù)為________mm。(2)(多選)為了保持滑塊所受的合力不變，可改變滑塊質(zhì)量M和氣墊導(dǎo)軌右端高度h(見圖甲)。關(guān)于“改變滑塊質(zhì)量M和氣墊導(dǎo)軌右端的高度h”的正確操作方法是________。(填選項(xiàng)字母)A．M增大時(shí)，h增大，以保持二者乘積增大B．M增大時(shí)，h減小，以保持二者乘積不變C．M減小時(shí)，h增大，以保持二者乘積不變D．M減小時(shí)，h減小，以保持二者乘積減小1.解析：(1)用逐差法求紙帶加速度，a＝eq\f(x3＋x4－x1＋x2,4T2)＝3.25m/s2C點(diǎn)速度等于BD段平均速度，v＝eq\f(xBD,2T)≈1.79m/s(2)由牛頓第二定律得mgsinθ－μmgcosθ＝ma，μ＝eq\f(gsinθ－a,gcosθ)，故C正確．答案：(1)3.251.79(2)C2.解析：(3)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移時(shí)間公式得h＝eq\f(1,2)at2，解得a＝eq\f(2h,t2).(4)(5)根據(jù)牛頓第二定律，對(duì)m1及砝碼，有(m1＋m′)g－T＝(m1＋m′)a，對(duì)m2及砝碼，有T－(m2＋m－m′)g＝(m2＋m－m′)a，聯(lián)立解得a＝eq\f(m1－m2－m,m1＋m2＋m)g＋eq\f(2m′g,m1＋m2＋m)，根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)可知作a-m′圖線，圖線的斜率k＝eq\f(2g,m1＋m2＋m)，圖線的截距b＝eq\f(m1－m2－m,m1＋m2＋m)g，將k、b、m代入計(jì)算，解得m1＝3.5kg，m2＝1.3kg.答案：(3)eq\f(2h,t2)(4)a-m′(5)3.51.33.解析(1)使平面軌道的右端墊起，讓小車重力沿斜面方向的分力與它受到的摩擦阻力平衡，才能認(rèn)為在實(shí)驗(yàn)中小車受的合外力就是鉤碼的重力，所以這樣做的目的是平衡小車運(yùn)動(dòng)中所受的摩擦阻力。(2)由逐差法可知a＝eq\f(xCE－xAC,4T2)＝eq\f(21.6－8.79－8.79×10－2,4×0.12)m/s2≈1.0m/s2。(3)在實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為細(xì)繩的張力F就是鉤碼的重力mg，實(shí)際上，細(xì)繩張力F′＝Ma，mg－F′＝ma，即F′＝eq\f(M,M＋m)·mg，a＝eq\f(1,M＋m)·mg＝eq\f(1,M＋m)F，所以當(dāng)細(xì)繩的張力F變大時(shí)，m必定變大，eq\f(1,M＋m)必定減小。當(dāng)M?m時(shí)，a－F圖象為直線，當(dāng)不滿足M?m時(shí)，便有a－F圖象的斜率逐漸變小，選項(xiàng)C正確。答案(1)平衡小車運(yùn)動(dòng)中所受的摩擦阻力(2)1.0(3)C4.解析(1)根據(jù)極限思想，物體在極短時(shí)間內(nèi)的平均速度近似等于瞬時(shí)速度，可求得v1＝eq\f(d,Δt1)，v2＝eq\f(d,Δt2)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式veq\o\al(2,2)－veq\o\al(2,1)＝2ax可求得a＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt2)))2－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt1)))2,2x)；游標(biāo)卡尺主尺上讀出8mm，游標(biāo)上第3刻度線與主尺對(duì)齊，3×0.05mm，游標(biāo)卡尺讀數(shù)為8mm＋3×0.05mm＝8.15mm。(2)F＝Mgsinθ＝Mgeq\f(h,l)，要保持滑塊所受的合力不變，M增大時(shí)，h必須減?。籑減小時(shí)，h必須增大