1、专题14 验证牛顿运动定律1.(2015高考全国卷)某同学用图甲所示的实验装置测量物块与斜面之间的动摩擦因数已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz，物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图乙所示，图中标出了五个连续点之间的距离(1)物块下滑时的加速度a_ m/s2，打C点时物块的速度v_ m/s；(2)已知重力加速度大小为g，为求出动摩擦因数，还必须测量的物理量是_(填正确答案标号)A物块的质量 B斜面的高度 C斜面的倾角2(2019四川成都模拟)要测量两个质量不等的沙袋的质量，由于没有直接的测量工具，某实验小组选用下列器材：轻质定滑轮(质量和摩擦可忽略)、砝码一套(总质量m0.2 kg)、细
2、线、刻度尺、秒表他们根据已学过的物理学知识，改变实验条件进行多次测量，选择合适的变量得到线性关系，作出图线并根据图线的斜率和截距求出沙袋的质量请完成下列步骤：(1)实验装置如图所示，设右边沙袋A的质量为m1，左边沙袋B的质量为m2.(2)取出质量为m的砝码放在右边沙袋中，剩余砝码都放在左边沙袋中，发现A下降，B上升(左、右两侧砝码的总质量始终不变)(3)用刻度尺测出A从静止下降的距离h，用秒表测出A下降h所用的时间t，则可知A的加速度大小a_.(4)改变m，测量相应的加速度a，得到多组m及a的数据，作出_(选填“am”或“a”)图线(5)若求得图线的斜率k4 m/(kgs2)，截距b4 m/s
3、2，则沙袋的质量m1_kg，m2_kg.(g取10 m/s2)3.用如图甲所示装置做“探究物体的加速度与力的关系”的实验。实验时保持小车的质量不变，用钩码所受的重力作为小车受到的合力，用打点计时器和小车后端拖动的纸带测出小车运动的加速度。(1)实验时先不挂钩码，反复调整垫块的左右位置，直到小车做匀速直线运动，这样做的目的是_。(2)图乙为实验中打出的一条纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间都有4个点迹没有标出，测出各计数点到A点之间的距离，如图所示。已知打点计时器接在频率为50 Hz的交流电源两端，则此次实验中小车运动的加速度的
4、测量值a_m/s2。(结果保留两位有效数字)(3)实验时改变所挂钩码的质量，分别测量小车在不同外力作用下的加速度。根据测得的多组数据画出aF关系图象，如图丙所示。此图象的AB段明显偏离直线，造成此现象的主要原因可能是_。(填选项字母)A小车与平面轨道之间存在摩擦 B平面轨道倾斜角度过大C所挂钩码的总质量过大 D所用小车的质量过大4某实验小组利用如图甲所示的气垫导轨实验装置来探究合力一定时，物体的加速度与质量之间的关系。(1)做实验时，将滑块从图甲所示位置由静止释放，由数字计时器(图中未画出)可读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为t1、t2；用刻度尺测得两个光电门中心之间的距离x，用游标卡尺测
5、得遮光条宽度d。则滑块经过光电门1时的速度表达式v1_；经过光电门2时的速度表达式v2_，滑块加速度的表达式a_。(以上表达式均用已知字母表示)。如图乙所示，若用20分度的游标卡尺测量遮光条的宽度，其读数为_ mm。(2)(多选)为了保持滑块所受的合力不变，可改变滑块质量M和气垫导轨右端高度h(见图甲)。关于“改变滑块质量M和气垫导轨右端的高度h”的正确操作方法是_。(填选项字母)AM增大时，h增大，以保持二者乘积增大BM增大时，h减小，以保持二者乘积不变CM减小时，h增大，以保持二者乘积不变DM减小时，h减小，以保持二者乘积减小1.解析：(1)用逐差法求纸带加速度，a3.25 m/s2C点速
6、度等于BD段平均速度，v1.79 m/s(2)由牛顿第二定律得mgsin mgcos ma，故C正确答案：(1)3.251.79(2)C2.解析：(3)根据匀变速直线运动的位移时间公式得hat2，解得a.(4)(5)根据牛顿第二定律，对m1及砝码，有(m1m)gT(m1m)a，对m2及砝码，有T(m2mm)g(m2mm)a，联立解得ag，根据数学知识可知作am图线，图线的斜率k，图线的截距bg，将k、b、m代入计算，解得m13.5 kg，m21.3 kg.答案：(3)(4)am(5)3.51.33.解析(1)使平面轨道的右端垫起，让小车重力沿斜面方向的分力与它受到的摩擦阻力平衡，才能认为在实验
7、中小车受的合外力就是钩码的重力，所以这样做的目的是平衡小车运动中所受的摩擦阻力。(2)由逐差法可知a m/s21.0 m/s2。(3)在实验中认为细绳的张力F就是钩码的重力mg，实际上，细绳张力FMa，mgFma，即Fmg，amgF，所以当细绳的张力F变大时，m必定变大，必定减小。当Mm时，aF图象为直线，当不满足Mm时，便有aF图象的斜率逐渐变小，选项C正确。答案(1)平衡小车运动中所受的摩擦阻力(2)1.0(3)C4.解析(1)根据极限思想，物体在极短时间内的平均速度近似等于瞬时速度，可求得v1，v2，根据运动学公式vv2ax可求得a；游标卡尺主尺上读出8 mm，游标上第3刻度线与主尺对齐，30.05 mm，游标卡尺读数为8 mm30.05 mm8.15 mm。(2)FMgsinMg，要保持滑块所受的合力不变，M增大时，h必须减小；M减小时，h必须增大，以保持二者乘积不变。故选项B、C正确。答案(1)8.15(2)BC
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